[en] Nanowires based on binary semiconductors and their alloys have a great potential to overcome conventional semiconductor technologies. They present enhanced properties with respect to their bulk counterparts, which goes accompanied with a reduction of materials consumption and higher efficiencies. For this reason, they are outstanding candidates for overcoming conventional electronics and optoelectronics. Recently, they have even been proposed as a basis for shifting computational sciences into the new paradigm of topological quantum computing. The vapor-liquid-solid (VLS) growth method has been the main technique for growing semiconductor nanowires over the last 50 years. Since it was proposed in 1964, the efforts in understanding the growth mechanisms have led to a deep control of the macroscopic parameters driving nanowire formation. Nonetheless, several factors as spontaneous defect formation and scalability are still limiting their incorporation into functional technologies. With this aim, several new growth strategies have been developed in the last years. Such strategies include reverting the typical growth direction for prevention of spontaneous defect formation and polytypism, enabling single crystal nanowire growth. Likewise, guiding the typical VLS growth in specific substrate directions permits the creation of self-assembled horizontal arrays for parallel nanowire engineering. Last but not least, nanopatterning of the substrates allows the design of predefined nanowire networks in the highly scalable selected area growth approach. Given the actual technological requirements, the material deposition has to be controlled down to the atomic level, specially when expanding the growth to heterostructured systems. In this regard, (Scanning) Transmission Electron Microscopy and its related spectroscopies are the most suitable techniques to study the growth mechanisms and crystal structure at the atomic scale. With this purpose, the present PhD dissertation provides a (S)TEM-based atomistic investigation of the nanowire growth mechanisms in such revolutionary growth approaches, all correlating the crystalline structure and local composition of the formed nanostructures with their (opto)electronic and quantum properties.

[es] Los nanohilos de semiconductores binarios i sus aleaciones tienen características para superar las tecnologías convencionales basadas en semiconductores ya que presentan propiedades mejoradas en comparación con sus equivalentes macro o microscópicos. Esto va intrínsecamente acompañado de una reducción del consumo de los materiales utilizados y la posibilidad de crear dispositivos más eficientes. Por este motivo son candidatos excepcionales para mejorar la electrónica y la optoelectrónica convencionales. Recientemente se han propuesto incluso como base para cambiar el panorama de las ciencias computacionales hacia el nuevo paradigma de la computación cuántica topológica. La técnica principal para el crecimiento de nanohilos durante los últimos 50 años ha sido el mecanismo vapor-líquido-sólido (VLS). Desde su propuesta en el 1964, los incontables esfuerzos en entender los mecanismos de crecimiento han permitido un control preciso de los parámetros macroscópicos que conducen a la formación de nanohilos. No obstante, varios factores como la formación espontánea de defectos y la escasa escalabilidad limitan aún su incorporación en tecnologías funcionales. Varias estrategias revolucionarias de crecimiento se han propuesto en los últimos años con el fin de superar estas limitaciones. Dichas estrategias incluyen la inversión de la dirección típica de crecimiento para prevenir la formación espontánea de defectos y el politipismo, dando lugar al crecimiento de nanohilos monocristalinos. Del mismo modo, el crecimiento VLS se puede guiar horizontalmente a lo largo de direcciones específicas del substrato, lo que permite la creación de nanohilos autoensamblados ordenadamente que habilitan su manipulación en paralelo. Finalmente, pero no menos importante, pueden crearse patrones nanométricos prediseñados en el substrato donde crecer nanohilos en forma de redes escalables. Esta metodología se conoce como crecimiento de área selectiva. Dados los requisitos de precisión y reproducibilidad de las tecnologías actuales, el depósito de material se debe controlar a nivel atómico, especialmente cuando el crecimiento se expande a sistemas heteroestructurados. En este sentido, la microscopía electrónica de transmisión y sus espectroscopías asociadas son las técnicas idóneas para estudiar los mecanismos de crecimiento a escala atómica. Con este fin, la presente tesis doctoral proporciona una investigación atomística basada en microscopía electrónica de transmisión de los mecanismos de crecimiento de nanohilos mediante estas nuevas estrategias, incluyendo una correlación de la estructura cristalina de las nanoestructuras creadas con sus propiedades (opto)electrónicas y cuánticas.