Análisis, diseño e implementación de un sistema de caracterización de imágenes RHEED

Abstract

Este proyecto ha sido desarrollado dentro de una colaboración con el Instituto de Energía Solar (IES) de la Universidad Politécnica de Madrid. En concreto, participando en el trabajo de investigación que está siendo realizado con un reactor de epitaxia molecular (MBE, del inglés ‘Molecular Beam Epitaxy’). El crecimiento por MBE es una técnica compleja que permite el depósito de capas monoatómicas sobre la superficie de un substrato cristalino. En el IES se cuenta con un reactor MBE para la investigación y desarrollo de células solares de banda intermedia (IBSC, del inglés ‘Intermediate Band Solar Cells’), un nuevo tipo de células de alta eficiencia. Para disponer de un mayor control sobre los procesos de crecimiento, los reactores MBE llevan incorporados un sistema de caracterización conocido como RHEED. Este sistema consiste en la formación de patrones en una pantalla fotoluminiscente que vienen determinados por la reflexión de un rayo de electrones disparados sobre la superficie de una oblea. El manejo adecuado del reactor precisa de un fino ajuste de una serie de parámetros. En este proyecto se ha desarrollado una herramienta que asiste al operario del reactor en una adecuada calibración de dichos parámetros, permitiendo un estudio en profundidad de las condiciones de los procesos de crecimiento epitaxial. Para conseguir dicho objetivo se ha diseñado un equipo de adquisición de imágenes y se han desarrollado varios programas con las funciones de grabación y análisis de dichas imágenes. El equipo de adquisición está formado por una cámara, una lente y una tarjeta capturadora integrada en un ordenador. Los programas han sido implementados en las plataformas de desarrollo LabView y Matlab. El sistema diseñado está siendo en la actualidad utilizado para los propósitos que se fijaron. Gracias a su uso es posible un mejor control de los procesos de crecimiento epitaxial y supone un punto inicial sobre el que basar un conjunto muy amplio de posibles estudios en profundidad de la fabricación de células solares.