Atomic scale characterizationof semiconductor non-planar nanostructures

Las nanoestructuras semiconductoras son bloques de construccion con gran potencial para ser integrados en numerosos dispositivos tecnologicos, ademas de ser plataformas ideales para el estudio de principios fisicos fundamentales. Para entender la formacion y crecimiento se estas estructuras, deben ser caracterizas a nivel atomico. El conocimiento de las disposiciones atomicas exactas es muy util para poder afrontar algunos interrogantes relacionados con los mecanismos de crecimiento que impulsan la formacion de diversas nanoestructuras y permiten, por tanto, la sintesis inteligente de materiales con las propiedades buscadas. En esta tesis se llevan a cabo caracterizaciones atomicas detallas de compuestos semiconductores, AB, sintetizados bajo morfologias nanometricas no planares, a traves de tecnicas avanzadas de microscopia electronica de transmision, (S)TEM, junto con calculos computacionales cuando se requieren, con especial hincapie en la visualizacion e identificacion de columnas atomicas individuales. Identificando las especies atomicas y su posicion dentro de la red cristalina del material hemos podido investigar temas relacionados con la polaridad, como el crecimiento unidireccional o la preservacion / inversion de polaridad en una nanoestructura y sus implicaciones. El analisis de sistemas a nivel atomico se hace especialmente importante cuando mas de un material compone las nanoestructuras, dado que el acoplamiento entre las distintas fases y la intercara creada entre ambos tienen un papel determinante en el comportamiento final del sistema. Dependiendo, principalmente, de los parametros de red relativos de las fases cristalinas implicadas, y de la forma y tamano de las nanoestructuras, la tension generada en los cristales es liberada en forma de distorsiones plasticas y / o elasticas, que afectan de varias maneras el funcionamiento del dispositivo. Ademas, combinando diferentes materiales dentro de una misma nanoestructura se pueden crear arquitecturas mas pequenas, que ofrecen confinamiento cuantico bajo un determinado umbral dimensional, conocidas como estructuras cuanticas. Sus propiedades dependeran del numero de dimensiones espacialmente confinadas, asi como de su tamano y naturaleza del material, por lo que deben analizarse cuidadosamente a escala atomica. A lo largo de esta disertacion, cubrimos estos tres temas principales. La estructura del manuscrito es la siguiente: al capitulo introductorio (Capitulo 1), que plantea una vision general sobre las estructuras semiconductoras, especialmente centrado en nanohilos (incluyendo heteroestructuras y estructuras cuanticas); le sigue un capitulo describiendo la metodologia empleada en los analisis en los que basamos los resultados (Capitulo 2), es decir, tecnicas de (S)TEM, correccion de aberraciones en el microscopio, como medir la tension estructural en las fases cristalinas y una breve explicacion de como realizados las simulaciones y el empleo de otras herramientas informaticas. Los resultados se presentan divididos en cuatro capitulos: - El Capitulo 3 se centra en la determinacion de la polaridad en nanohilos semiconductors binarios y sus implicaciones en otros sistemas con morfologias relacionadas (tripodes y tetrapodos). - El Capitulo 4, que tambien trata de polaridad pero, en esta ocasion en nanostructuras del tipo 2D. - En el Capitulo 5 se analizan los mecanismos de relajacion de la tension cristalina inducida al combinar distintas fases dentro de nanohilos. - El Capitulo 6 aborda la caracterizacion estructural y optica de estructuras cuanticas dentro de nanoestructuras. Finalmente, el Capitulo 7 resume las principales conclusiones del manuscrito, junto con algunas perspectiva de futuro.