Desarrollo y caracterización de transistores de efecto de campo basados en nitruro de galio sintetizado por CVD

Abstract

La aplicación del semiconductor nitruro de galio (GaN) como material activo en estructuras de dispositivos electronicos implica un estudio detallado de sus propiedades. El primer capítulo brinda al lector los conocimientos y antecedentes que involucran el desarrollo del GaN, así como una retroalimentación de su relevancia en el avance tecnologico. Las hipótesis y objetivos son expuestos en este capítulo. En el capítulo 2, se plantean los conceptos de transistores de efecto de campo (FET, por sus siglas en ingles) y se presenta un panorama general de los tipos, materiales utilizados y estructura de este tipo de dispositivos. Posteriormente, se exploran conceptos relacionados con el semiconductor GaN y de la técnica de síntesis de depósito por vapor químico (CVD, por sus siglas en inglés) empleada en esta tesis, así como también generalidades en cuanto a las técnicas de caracterización típicamente usadas para el GaN. En el capítulo 3 se presenta la metodología a seguir para la síntesis del semiconductor. Implementando un sistema CVD se realizan una serie de posibles combinaciones de flujos de gases reactante (NH3) y transportador (N2), así como diferentes condiciones de temperatura durante el proceso de síntesis de GaN siguiendo la metodología de un diseño de experimentos factorial. El proceso de fabricación de transistores FET es llevado a cabo con una estructura pseudo-MOS a base de GaN como canal activo. En el capítulo 4 se presentan los resultados de los transistores FET pseudo-MOS de GaN exhibiendo sus curvas de corriente contra voltaje (1-V), analizando su comportamiento en base a los voltajes aplicados y las corrientes de saturación resultantes. Previo al desarrollo del transistor, se analizan los resultados de las superficies de GaN crecidas sobre substratos de silicio. Las muestras son analizadas por media de difracción de rayos X (XRD, por sus siglas en inglés), catodoluminiscencia (CL, por sus siglas en inglés) y microscopia electrónica de barrido (SEM, por sus siglas en ingles) para la identificación correcta del GaN. Finalmente, en el capítulo 5 se plantean las conclusiones del trabajo realizado en base a los resultados obtenidos. Las recomendaciones y trabajos a futuro se plantean en este capítulo.