Propriedades eletrônicas e estruturais do xenônio implantado em silício amorfo

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Barbieri, Paulo Fernando, 1974-
Data de Publicação: 2009
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1610751
Resumo: Orientador: Francisco das Chagas Marques
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spelling Propriedades eletrônicas e estruturais do xenônio implantado em silício amorfoElectronic and structural properties of xenon in amophous siloconXenônioImplantação assistidaExcitações atômicasSilício amorfoXenonAssisting implantationAtomic excitationAmorphous siliconOrientador: Francisco das Chagas MarquesTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica "Gleb Wataghin"Resumo: Esta tese mostra um estudo realizado sobre implantação de xenônio (Xe) em uma matriz amorfa de silício (a-Si) utilizando a técnica de Deposição Assistida com Feixe de Íons (IBAD). Para esta finalidade, um feixe de íons de Xe com energia de 1500 eV, obtido de um canhão tipo Kaufman, foi utilizado para a realização de sputtering de um alvo de silício, produzindo um filme de a-Si em um substrato colocado a 15 cm de distância via deposição. Ao mesmo tempo outro feixe de íons de Xe, obtido por um segundo canhão de energia variável (0 a 300 eV), implantava átomos na rede do a-Si que estava em formação. Foi possível implantar concentrações de xenônio de até 5% com energia da ordem de 50 eV. Esta energia de implantação é de várias ordens de grandeza menor do que a energia utilizada no processo convencional de implantação que utiliza valores de energia de ordem de milhares de eV. Para investigar o Xe dentro da matriz amorfa de Si foram utilizadas técnicas de excitações atômicas XAS (X-Ray Absorption Spectroscopy), XPS (X-Ray Photoelectron Spectroscopy) e XAES (X-Ray Auger Excited Spectroscopy) e também simulações teóricas para XAS. Os resultados experimentais de XAS indicam que os átomos de Xe são implantados majoritariamente de forma dispersa pela matriz, isolados dentro de defeitos estruturais. Medidas de XPS mostram que os níveis eletrônicos de caroço dos átomos de xenônio são alterados em função do sítio de aprisionamento, que por sua vez, estão relacionados com a energia de implantação. Um estudo utilizando uma combinação de XPS e XAES permitiu identificar e separar as contribuições relativas às alterações eletrônicas observadas nos átomos de Xe devido a inserção deles dentro do a-Si. A análise destes resultados, XPS/XAES, forneceu indícios sobre os tamanhos das cavidades hospedeiras dos átomos de Xe. Simulações teóricas de XAS foram bastante satisfatórias e corroboram com as observações realizadas por XPS/XAES e indicam timidamente formações de aglomerados para alguns casos, ou seja, minoritariamente. Dependendo da energia de implantação, a dinâmica de crescimento do filme é alterada possibilitando estruturas diferentes na matriz. Foi também constatado que o aumento da densidade do a-Si por efeito de compactação pode ser mascarado pela introdução de elementos com massas relativamente grandes, como por exemplo, XeAbstract: A study of xenon (Xe) implantation in amorphous silicon (a-Si) by Ion Beam Assisted Deposition (IBAD) technique is investigated in this thesis. A Xe ion beam with energy of 1500 eV, obtained from a Kaufman gun, was used for sputtering a Si target, depositing an a-Si film on the substrate holder placed 15 cm apart. Simultaneously, another Xe beam with variable energy (0 ¿ 300 eV), was used to bombard the a-Si for the implantation of Xe atoms. It was obtained Xenon concentration up to 5%, using energy as low as 50 eV, which is orders of magnitude smaller than those usually used by conventional implantation, that requires thousands of eV. For the investigation of the Xe atoms in the a-Si matrix, XAS (X-Ray Absorption Spectroscopy), XPS (X-Ray Photoelectron Spectroscopy) and XAES (X-Ray Auger Excited Spectroscopy) techniques and theoretical simulations of XAS were used. The experimental results of XAS showed that Xe atoms are dispersed in the a-Si matrix as isolated element majoritively into structural defects. XPS measurement shows that the electronic core levels of the Xe atoms are shifted as function of the trapping site, which in turn, are related to the energy implantation. The use of XPS and XAES allowed the identification and the separation of the contribution to the shift in the binding energy due to the relaxation energy. The analysis of this results, XPS/XAES, provided indications as to size of the cavity containing the trapped Xe. XAS theoretical simulations gave satisfactory results and corroborate with XPS/XAES observations and tentativelly indicated small clusters, for a minority of cases. Depending on the implantation energy, the growth dynamics of the films is changed, allowing different structures in the matrix. It was also verified that the increase in the density of the film by the packing effect is obscured by the introduction of heavier elements, for example, XeDoutoradoFísica da Matéria CondensadaDoutor em Ciências[s.n.]Marques, Francisco das Chagas, 1957-Carvalho, Mauro Monteiro Garcia deLanders, RichardFarfan, Ana Melva CmpiLacerda, Monica de MesquitaUniversidade Estadual de Campinas. Instituto de Física Gleb WataghinPrograma de Pós-Graduação em FísicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASBarbieri, Paulo Fernando, 1974-2009info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf134 p. : il.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1610751BARBIERI, Paulo Fernando. Propriedades eletrônicas e estruturais do xenônio implantado em silício amorfo. 2009. 134 p. 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