Fabricación y caracterización de capas delgadas graduadas y multicapa de InxAl1-xN para su potencial uso en la generación de energía fotovoltaica.

Abstract

La tesis doctoral se centra en el estudio del semiconductor InAlN, un material versátil con aplicaciones en dispositivos optoelectrónicos como LEDs, láseres, celdas solares y transistores de alta movilidad de electrones. Se investigaron diversas metodologías para la síntesis y caracterización de capas de InAlN, destacando la técnica de co-sputtering DC a temperatura ambiente, que permite reducir costos de producción. Este enfoque innovador facilita la fabricación de dispositivos más asequibles y eficientes. Además, se analizaron las condiciones de depósito mediante sputtering monocátodo, observando cómo variables como el flujo de gases y la potencia aplicada afectan las propiedades estructurales y ópticas del material. Se propuso una metodología alternativa al método tradicional de Tauc para determinar las propiedades ópticas, proporcionando una caracterización más completa al considerar todas las transiciones electrónicas posibles. También se exploró la fabricación de estructuras graduadas (graduadas) y multicapas de InAlN, las cuales mostraron mejoras significativas en el coeficiente de absorción y control de defectos, optimizando así sus propiedades para aplicaciones tecnológicas avanzadas. Las estructuras multicapa, en particular, demostraron un potencial notable para mejorar la eficiencia en celdas solares debido a su capacidad para absorber una mayor cantidad de energía solar. En conclusión, la investigación realizada en esta tesis demuestra que mediante ajustes en los métodos de fabricación y caracterización es posible optimizar las propiedades del InAlN, abriendo nuevas oportunidades para el desarrollo de dispositivos optoelectrónicos más eficientes y económicos (Texto tomado de la fuente).

The doctoral thesis focuses on the study of InAlN semiconductor, a versatile material with applications in optoelectronic devices such as LEDs, lasers, solar cells and high electron mobility transistors. Several methodologies for the synthesis and characterization of InAlN layers were investigated, highlighting the DC co-sputtering technique at room temperature, which allows reducing production costs. This innovative approach facilitates the fabrication of more affordable and efficient devices. In addition, the deposition conditions by single-cathode sputtering were analyzed, observing how variables such as gas flow and applied power affect the structural and optical properties of the material. An alternative methodology to the traditional Tauc method was proposed to determine the optical properties, providing a more complete characterization by considering all possible electronic transitions. The fabrication of graded and multilayer InAlN structures was also explored, which showed significant improvements in absorption coefficient and defect control, thus optimizing their properties for advanced technological applications. The multilayer structures demonstrated a remarkable potential to improve the efficiency in solar cells due to their ability to absorb a higher amount of solar energy. In conclusion, the research carried out in this thesis demonstrates that through adjustments in the fabrication and characterization methods it is possible to optimize the properties of InAlN, opening new opportunities for the development of more efficient and economical optoelectronic devices.