Nitruro de aluminio

En los últimos años se ha realizado un esfuerzo importante en la búsqueda de nuevos materiales con estructuras cada vez más complejas, que presenten a la vez propiedades de conducción iónica y electrónica. [1] Este tipo de materiales, como el nitruro de aluminio, tienen aplicaciones en campos importantes de la tecnología como componentes de diversos dispositivos optoelectrónicos. De entre los nuevos materiales estudiados se destacan los nitruros metálicos. En este tipo de compuestos no existe todavía un conocimiento profundo de los mecanismos de transporte de carga por lo que se hace necesario un estudio fundamental en muestras de gran calidad cristalina.

Como película policristalina orientada en el eje c, el nitruro de aluminio (AlN) se puede implementar como componente en sensores ópticos en el rango de ultravioleta (UV), así como en dispositivos óptico-acústicos.

Existe un amplio interés en el nitruro de aluminio hexagonal por su aplicación en LED's y detectores en el azul y ultravioleta, debido a su notable estabilidad térmica y química, también es conveniente para su aplicación en ambientes extremos de altas temperaturas.

Es de gran importancia para el país el estudio y desarrollo de nuevas técnicas de investigación como la deposición por láser pulsado (PLD) ya que se pueden generar nuevos materiales nanoestructurados como es en este caso el de los nitruros del grupo III-V uno de ellos el AlN pues esta siendo objeto de estudio debido a sus amplias perspectivas de aplicación en dispositivos semiconductores en las regiones de las longitudes de onda del azul y el ultravioleta; además de que se crean jóvenes investigadores que pueden contribuir a la ciencia y desarrollo del país con la ayuda de las universidades que trabajan en estos temas y de los grupos que existen en estas líneas de investigación posibilitando avances tecnológicos necesarios para la industria nacional.
MATERIAL

El nitruro de aluminio cristaliza en el sistema hexagonal, con una estructura de tipo wurtzita (caracterizada por sus constantes de red a y c) experimentalmente se encuentra que la fase wurzita es la estructura cristalina más estable para el AlN. Es el material de banda más ancha a temperatura ambiente (Eg =6.2 eV) siendo considerado un semiconductor del grupo III-V lo que le confiere propiedades luminiscentes. La luminiscencia es un proceso que se caracteriza por un espectro de emisión con una banda dominante centrada en 400 nm, aproximadamente. Esta emisión se atribuye a una recombinación de procesos relacionados con los dominios de oxígeno en la red de AlN. [8] Igualmente el AlN posee altas propiedades como dureza (2x103 kgf mm-2), temperatura de fusión (2400ºC), así como una velocidad acústica alta (5760 m/s)

Cada átomo de aluminio está ligado a cuatro átomos de nitrógeno y viceversa, formando un tetraedro distorsionado con tres enlaces Al-N(i) (i = 1,2,3) separados 120º y situados en un plano perpendicular al enlace Al-N(0) en la dirección del eje c.

La técnica que se empleará para el depósito de las películas de nitruro de aluminio es la deposición por láser pulsado. Inicialmente esta técnica era poco considerada debido a su tendencia de depositar macropartículas junto con átomos y moléculas. Sin embargo, debido al éxito para depositar capas finas de cerámicas superconductoras de alta temperatura crítica, se despertó un gran interés en el perfeccionamiento de la técnica, utilizándose hoy ya en escala industrial. La interacción de los pulsos de alta densidad de energía del láser con un material sólido, usualmente de excímero, es capaz de generar partículas con características fuera del equilibrio.

La mayoría de éstas son especies atómicas y moleculares, electrónica y vibracionalmente excitadas, con energías cinéticas suficientes para superar las barreras que conduzcan a la formación de nuevos compuestos o fases singulares la técnica puede dar origen a la formación de compuestos en fases metaestables con propiedades únicas.

El nitruro de aluminio que se desea depositar se caracterizará tanto desde el punto de vista estructural y cristalográfico como desde el punto de vista piezoeléctrico. Estas caracterizaciones se llevan a cabo paralelamente con las tareas de producción del material. De esta manera es posible aplicar la información obtenida a la selección de los parámetros de depósito del AlN para conseguir un material con las propiedades cristalinas, morfológicas y piezoeléctricas óptimas.

RAUL ARMANDO TORRES GALINDO

ASIGNATURA EES

SECCION 02