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MBE: Nanoestructuras Cuánticas para

Optoelectrónica.
Descripción:

El grupo de MBE es un equipo firmemente consolidado y reconocido internacionalmente. Ha liderado varios desarrollos innovadores tanto en el campo de la epitaxia de haces moleculares (MBE) de los semiconductores como en otras técnicas de crecimiento relacionadas. Ha trabajado activamente durante los últimos veinte años en el campo de la optoelectrónica con unos laboratorios equipados con las más avanzadas técnicas de caracterización y de nanofabricación que se renuevan continuamente para poder competir en la frontera de la optoelectrónica y de la tecnología láser, campos en continua y rápida evolución. Nuestro objetivo es la realización de estudios básicos y aplicados en nanoestructuras y heteroestructuras cuánticas, desde su crecimiento por MBE hasta su integración en dispositivos optoelectrónicos avanzados en el ámbito de las tecnologías de la información y de energía fotovoltaica.

Objetivos:

El objetivo principal de este grupo es la realización de investigación tanto básica como aplicada relevante en el campo de las nanoestructuras semiconductoras y su utilización en diversos dispositivos, con especial énfasis en el estudio de sus propiedades físicas, en su diseño y en su fabricación. Aplicaciones emergentes en tecnologías de información cuántica y en energía solar fotovoltaica requieren nuevos dispositivos que incorporen nanoestructuras cuánticas como los puntos cuánticos y los cristales fotónicos. Por ello, los objetivos concretos de este grupo de investigación se centran en el estudio de las propiedades físicas novedosas de estas nanoestructuras y del desarrollo de herramientas específicas de micro- y nano- fabricación para su incorporación en dispositivos optolectrónicos avanzados.

Lista de objetivos concretos:

  • Diseño, estudio y fabricación de nanoestructuras cuánticas y de nanodispositivos para tecnologías de la información cuántica. El desarrollo de las tecnologías ópticas de información cuántica (emisores de luz cuántica y acopladores cuánticos de spines y fotones) requiere de una plataforma física fiable y escalable. Tras varias décadas de investigación y desarrollo, las tecnologías que emplean nanoestructuras semiconductoras III-V se perfilan como una sólida alternativa capaz de establecer el puente de unión entre el mundo cuántico y el clásico. El grupo de MBE en el IMM investiga nuevas técnicas y métodos para controlar externamente las propiedades de los estados cuánticos de la luz y de la materia. Ante las numerosas propuestas para la implementación física de estos mecanismos de control externo, la estrategia escogida por nuestro grupo de investigación se basa en la utilización combinada de dispositivos fotónicos y electrónicos diseñados para manipular la naturaleza cuántica de una nanoestructura aislada, concretamente un punto cuántico (QD) o un hilo cuántico (QWR). Los sistemas actualmente en estudio están basados principalmente en semiconductores III-V crecidos por epitaxia de haces moleculares (MBE). Otros campos emergentes, como el crecimiento de grafeno por MBE, pueden ser incorporados a nuestras capacidades en nanotecnologías cuánticas.


  • Fabricación e investigación de nanoestructuras cuánticas para la próxima generación de células solares. La combinación de puntos cuánticos III-V y de nanoestructuras fotónicas puede beneficiar grandemente la eficiencia de la próxima generación de células solares. Nuestro objetivo es incorporar capas de puntos cuánticos autoensamblados (QD) con una alta densidad planar crecidos por MBE y apilados verticalmente para obtener, de este modo, estructuras 3D multicapa con una absorción óptima de la radiación solar. Se emplean capas y heteroestructuras de diferentes materiales semiconductores crecidas epitaxialmente por MBE, integradas monolíticamente y a su vez interconectadas por uniones túnel. Para aumentar la absorción de la luz se emplean arquitecturas fotónicas que atrapan la luz eficientemente. Estas estructuras fotónicas se pueden colocar tanto encima como debajo de la capa activa. A pesar del alto grado de sofisticación y alto coste de procesos como el MBE o la litografía por haces electrónicos (e-beam), esta tecnología está completamente justificada para células solares de concentración donde los dispositivos presentan reducidas dimensiones y eficiencias de conversión que ya están por encima del 44%.


  • Desarrollo de tecnologías y procesos basados en el crecimiento de películas delgadas para su aplicación en dispositivos fotovoltaicos de bajo coste y eficiencia. Nuestro propósito es desarrollar procesos de crecimiento por medio de bombardeo reactivo, reactive sputtering, que sean capaces de producir películas finas a gran escala e industrialmente competitivas para la fabricación de células solares basadas en calcogenuros/grafeno. Para el desarrollo de estos nuevos procesos, contamos con el conocimiento adquirido a lo largo del tiempo en los procesos cinéticos involucrados durante el crecimiento por MBE.
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