Propriedades opticas e eletricas de nanoestruturas de Si

Abstract

Ao Prof. Jacobus, por todas as oportunidades proporcionadas e por todo o apoio.A todo o pessoal da sala limpa do CCS, Godoy, Regina, Márcia, Mara, Eudóxio, por todos os serviços realizados.Ao Eudóxio, por toda a amizade e por todas as discussões.Ao Sr. Hugo pelo companheirismo. À Mara por toda a alegria e otimismo. Ao Robinson, pela amizade. Ao pessoal do LAMFI/USP pelas medidas de RBS. Ao Prof. Leandro Tessler e ao Danilo, por ceder o Laboratório na DFA/IFGW para as medidas de fotoluminescência. Ao Prof. Diniz, pelas discussões e sugestões. Ao Prof. Segundo Nilo, pelas orientações, discussões e sugestões. Ao Prof. Newton, pelo apoio concedido em momentos difíceis. A todo o pessoal da secretaria do CCS, Lúcia, Karen, Karla e Kerulyn, pelo apoio durante todo o tempo. À Noêmia, ao Edson e à todo o pessoal da Secretaria de Pós-graduação da Faculdade de Engenharia e Computação, por todo apoio e excelente trabalho prestado. Aos meus pais e meus irmãos, por tudo. Ao CNPq, pelo apoio financeiro. iv Dedicatória Aos meus pais Aos meus filhos v ResumoAnalisamos amostras de óxido de silício rico em silício (SRSO) obtidas por um sistema de deposição química de vapor com ressonância ciclotrônica de elétrons (ECR-CVD). Propriedades estruturais, de composição, ópticas e elétricas foram estudadas por transformada de Fourier de absorção no infravermelho (FTIR), microscopia eletrônica de transmissão (TEM), espectroscopia de retro-espalhamento Rutherford (RBS), fotoluminescência (PL), elipsometria e medidas de capacitância-tensão (C-V). Através do ajuste dos índices de refração em função do fluxo de O 2 para uma longa faixa de razões de fluxo, pudemos notar que o sistema ECR-CVD permite obter filmes com alto controle desses índices de refração. Isto sugere indiretamente a possibilidade do controle das características ópticas e elétricas dos nossos filmes, pois essas características, assim como o índice de refração, são dependentes da concentração de silício nos filmes. Na região de concentração de interesse em nosso trabalho, a razão de concentração atômica O/Si obtida por RBS correlaciona-se linearmente com o índice de refração. As intensidades e posições dos picos de PL e as curvas de histereses observadas através de medidas C-V, após os tratamentos térmicos, dependem das razões de fluxo O 2 /SiH 4 utilizadas na deposição. Observamos que temperatura e tempo de tratamento térmico têm forte influência nas propriedades de PL das amostras selecionadas. No entanto, a influência destes parâmetros sobre as propriedades elétricas (C-V) não é tão significativa, principalmente para temperaturas de tratamentos acima de 1000 ºC. As propriedades de PL e C-V puderam ser relacionadas com a presença de nanoestruturas de silício imersas nos filmes SRSO, sendo que defeitos do tipo NBOHC e ODC, típicos do óxido de Si, também têm influência sobre essas propriedades. Comparando os dados de PL e FTIR de nossas amostras, bem como dados da literatura, concluímos que a cristalinidade das nanoestruturas de Si tem forte influência sobre a intensidade de PL...