Automatización electrónica de la técnica de Fotorreflectancia para la caracterización zonal de Materiales semiconductores

Automatización electrónica de la técnica de
Fotorreflectancia para la caracterización zonal de
Materiales semiconductores




Resumen
En este trabajo se presenta la automatización electrónica de la técnica de fotorreflectancia (FR), la cual consistió en el desarrollo de un control electrónico digital para la caracterización zonal de materiales semiconductores. En este tipo decaracterización óptica, la interacción de la radiación con la materia, se logra dirigiendo dos haces de luz hacia la muestra, mediante arreglos de espejos y lentes, lo cual requiere de una precisa alineación óptica. En la calibración del sistema de medida, se emplearon monocristales comerciales de GaAs, lográndose reproducir información física reportada en la literatura especializada para este material y porlo tanto, se logró contribuir al incremento de la versatilidad de la técnica de FR.

Palabras claves
Fotorreflectancia, caracterización de la variación espacial, GaAs.
Abstract
In this work we present the electronic automation of the photoreflectance technique (PR), which consisted in the development of a digital electronic control for the characterization spatial variation of semiconductormaterials. In this type of optical characterization, the interaction of radiation with the matter is achieved by directing two beams of light toward the sample, using arrays of mirrors and lenses, which require precise optical alignment. In the calibration of the measuring system, we used commercial single crystals of GaAs, able to reproduce physical information reported in the literature forthis material and therefore be able to contribute to increasing the versatility of the FR technique.

Index terms
Photoreflectance, spatial variation characterization, GaAs
I.INTRODUCCIÓN
La ciencia de los materiales así como otras ciencias, juega en la actualidad un papel fundamental en el avance tecnológico de la sociedad. El desarrollo de nuevos dispositivos a partir de materialessemiconductores ha sido posible gracias a la amplia e intensa labor de investigación científica sobre el tema. Los materiales semiconductores tienen un amplio rango de aplicabilidad que va desde detectores de rayos X hasta computadores, incluyendo dispositivos tan novedosos como los láseres semiconductores con emisión en diferentes longitudes de onda.

Entre las técnicas de caracterización máspromisorias para el estudio de nuevos materiales semiconductores, se encuentran las que permiten obtener información acerca de las propiedades ópticas del material, denominadas de caracterización óptica, en las cuales la radiación electromagnética interactúa con la materia, por medio de la absorción, la reflexión y/o la transmisión de la luz.
Entre las técnicas de caracterización óptica, la FR, sedestaca por ser una técnica no destructiva de gran utilidad en la caracterización de materiales semiconductores, y la que permite determinar con una alta resolución, la energía de los puntos críticos de la estructura electrónica de bandas, así como la realización de estudios zonales en las muestras bajo estudio. Su aplicación incluye el estudio tanto de materiales en bloque como películas delgadas,multicapas y nanoestructuras.

MARCO TEORICO
La FR es una técnica de reflectividad modulada, en donde el parámetro de modulación es el campo eléctrico superficial. Dicha modulación se induce por medio de la interrupción periódica de un haz de luz láser, denominado haz demodulación. Tal como se muestra en la Fig. No. 1, se emplea otro haz de luz monocromática proveniente de una lámpara QTH, llamadohaz de prueba, el cual es reflejado por el material y recibido posteriormente por un detector. En el detector el haz de modulación debe eliminarse, de allí que se use un filtro longpass a la entrada del detector; por su parte, el haz de prueba reflejado en la muestra contiene información acerca del cambio en la reflectividad ∆R y la reflectividad R.


III.DETALLES EXPERIMENTALES
En la...