Estudo de dispositivos eletrônicos baseados em filmes de diamante dopados com boro
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Data de Publicação: | 2018 |
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Título da fonte: | Repositório Institucional da UFSCAR |
Texto Completo: | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/10045 |
Resumo: | In this work, the main objective was the study of boron doped diamond films aiming the use of them as semiconductor material for electronic devices. Schottky diodes and a field effect transistor were the devices built with these films. We have determined the main transport properties (resistivity and carrier density) that revealed the semiconductor behavior of doped boron synthetic diamond films (p-type). We also have studied the influence of cleaning processes on the surface quality of diamond for the production of good metal-diamond electrical contacts. We have observed the increase in resistivity as well as a reduction of the surface conductivity that is associated to the removal of hydrogen terminated diamond layers in the ionic cleaning process. The changes promoted by cleaning were studied current-voltage and capacitance-voltage measurements. The analysis of the temperature dependent resistivity indicated the hopping mechanism as the dominant conduction process over a wide temperature range. In addition, we investigated the presence of deep energy levels of impurities or defects in the diamond lattice using capacitance spectroscopy. Finally, after well established the contacts properties on the diamond surface we fabricated and analyzed the characteristics of a prototype field effect transistors based on boron doped diamond with oxygen termination. |
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Araujo, Luana SantosChiquito, Adenilson Joséhttp://lattes.cnpq.br/7087360072774314http://lattes.cnpq.br/8776491740006506c73e8a21-ea99-4d88-8e94-58133ddd38182018-05-16T13:23:43Z2018-05-16T13:23:43Z2018-01-29ARAUJO, Luana Santos. Estudo de dispositivos eletrônicos baseados em filmes de diamante dopados com boro. 2018. Tese (Doutorado em Física) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2018. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/10045.https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/10045In this work, the main objective was the study of boron doped diamond films aiming the use of them as semiconductor material for electronic devices. Schottky diodes and a field effect transistor were the devices built with these films. We have determined the main transport properties (resistivity and carrier density) that revealed the semiconductor behavior of doped boron synthetic diamond films (p-type). We also have studied the influence of cleaning processes on the surface quality of diamond for the production of good metal-diamond electrical contacts. We have observed the increase in resistivity as well as a reduction of the surface conductivity that is associated to the removal of hydrogen terminated diamond layers in the ionic cleaning process. The changes promoted by cleaning were studied current-voltage and capacitance-voltage measurements. The analysis of the temperature dependent resistivity indicated the hopping mechanism as the dominant conduction process over a wide temperature range. In addition, we investigated the presence of deep energy levels of impurities or defects in the diamond lattice using capacitance spectroscopy. Finally, after well established the contacts properties on the diamond surface we fabricated and analyzed the characteristics of a prototype field effect transistors based on boron doped diamond with oxygen termination.Neste trabalho tivemos como objetivo o estudo de filmes de diamante dopados com boro, tendo em vista a sua utilização como material semicondutor para a construção de dispositivos. Os filmes foram utilizados para a fabricação de diodos Schottky e de um transistor de efeito de campo experimental. Realizamos medidas experimentais para a qualificação das principais propriedades de transporte (resistividade e densidade de portadores) caracterizando o comportamento elétrico dos filmes de diamante sintéticos dopados com boro (tipo-p). Estudamos a influência de diferentes processos de limpeza na qualidade da superfície dos filmes de diamante para a produção de bons contatos elétricos metal-diamante. Observou-se o aumento da resistividade, assim como a redução da condutividade superficial, o que está associado à remoção de camadas terminadas em hidrogênio pelo processo de limpeza iônica. Os resultados apresentam as mudanças significativas das características dos filmes como observado pelas medidas de corrente- voltagem e capacitância-voltagem. As análises da resistividade em função da temperatura apontam o mecanismo hopping como o processo de condução dominante em um grande intervalo de temperatura. Também investigamos a presença de efeitos ligados à localização de cargas, que podem indicar a presença de níveis profundos de energia de impurezas ou defeitos na rede do diamante, usando espectroscopia de capacitância. Finalmente depois de bem estabelecidas as propriedades dos contatos elétricos formados na superfície do diamante fabricamos e analisamos as características de um protótipo de transistor de efeito de campo baseado no diamante dopado com boro terminado em oxigênio.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)CAPES: 1158363porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Física - PPGFUFSCarFilme diamante sintéticoDiodo SchottkyTransistor de efeito de campoPelícula de diamante sintéticoTransistor de efecto campoSynthetic diamond filmSchottky diodeField effect transistorCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADA::ESTRUTURAS ELETRONICAS E PROPRIEDADES ELETRICAS DE SUPERFICIES INTERFACES E PELICULASEstudo de dispositivos eletrônicos baseados em filmes de diamante dopados com boroStudy of eletronic devices based on boron dopped diamond filmsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisOnline6006002c000bdd-a13f-4ae3-90e3-0cfe1cb12110info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALTese Luana S Araujo.pdfTese Luana S Araujo.pdfTESEapplication/pdf6861105https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/10045/1/Tese%20Luana%20S%20Araujo.pdf3b6c0f106a83b3f2433db5e6ef406ba6MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81957https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/10045/3/license.txtae0398b6f8b235e40ad82cba6c50031dMD53TEXTTese Luana S Araujo.pdf.txtTese Luana S Araujo.pdf.txtExtracted texttext/plain156251https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/10045/4/Tese%20Luana%20S%20Araujo.pdf.txt77ae8bbd29d07612f8b53b89e9f7ab44MD54THUMBNAILTese Luana S Araujo.pdf.jpgTese Luana S Araujo.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg7633https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/10045/5/Tese%20Luana%20S%20Araujo.pdf.jpg129eefd41ad8be6e6636202660c78e31MD55ufscar/100452023-09-18 18:31:15.189oai:repositorio.ufscar.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:31:15Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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