Caracterização estrutural de filmes de GaSb fabricados por sputtering e modificados por irradiação iônica

• Autor(a) principal: Jaime, Danay Manzo
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/165486
• topic: Filmes finos; Espectrometria de retroespalhamento rutherford; Materiais semicondutores; Difração de raios X

O antimoneto de gálio (GaSb) é um semicondutor da família III-V e seu estudo é de grande interesse tecnológico, podendo ser utilizado na fabricação de dispositivos optoeletrônicos e diodos emissores de luz. É conhecido que após o GaSb ser irradiado com feixes de íons ele desenvolve uma estrutura porosa e aumenta a sua espessura, mas o processo pelo qual isso ocorre não é bem determinado e merece atenção. Não se sabe, por exemplo, quais as diferenças entre o resultado obtido para materiais cristalinos e amorfos. Outro aspecto desconhecido é como a concentração de Ga ou Sb na matriz pode influenciar no formato ou na quantidade de poros presentes no filme. Sabe-se que a porosidade do material é proporcional à fluência de irradiação, fazendo com que a área superficial da amostra inicial aumente significativamente. O conhecimento a respeito da evolução dos poros em materiais irradiados por feixes de íons é promissor para o desenvolvimento de detectores de gás. Embora algumas teorias tenham sido já propostas, o mecanismo que gera o aparecimento desses poros e o inchaço dos filmes está ainda sob investigação. Neste trabalho foram investigados os parâmetros ideais para fabricação de filmes de GaSb pela técnica de magnetron sputtering e os efeitos da irradiação iônica nesses filmes. Os filmes foram fabricados sobre substratos de SiO2=Si à temperatura ambiente e a 400 C. Em seguida, as amostras foram irradiadas com íons de Au com energia 17 MeV e fluências entre 1x1013 e 3x1014 íons/cm2. A estrutura e espessura dos filmes, assim como a concentração de cada elemento neles presente, foram investigadas através da técnica Rutherford backscattering spectrometry (RBS). Por outro lado, mediante a análise do padrão de difração de raios-X (XRD) e do padrão obtido por grazing incidence x-ray diffraction (GIXRD) foram obtidas informações detalhadas sobre a estrutura cristalográfica das amostras. Outra técnica utilizada foi a microscopia eletrônica de varredura (MEV) para caracterizar a espessura e a porosidade dos filmes em função da fluência de irradiação. As amostras fabricadas à temperatura ambiente resultaram amorfas e as fabricadas a 400 C cristalinas. Em ambos conjuntos observou-se a formação de poros devido à irradiação iônica, com um aumento significativo na espessura dos filmes, que no conjunto fabricado à temperatura ambiente foi de 6 a 7 vezes a espessura inicial e no conjunto fabricado a 400 C de 4 a 5 vezes.