Cristalização epitaxial de ligas de SiGe sobre GaAs por laser pulsado

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Origo, Fabio Dondeo
Data de Publicação: 2004
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/20.500.12733/1597646
Resumo: Orientador: Ivan Emilio Chambouleyron
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spelling Cristalização epitaxial de ligas de SiGe sobre GaAs por laser pulsadoCristalizaçãoSemicondutores amorfosEpitaxiaNd-YAG lasersBombardeio iônicoOrientador: Ivan Emilio ChambouleyronTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb WataghinResumo: Neste trabalho se estudou pela primeira vez a cristalização e a epitaxia por laser pulsado para a obtenção de filmes de SixG e1-x(x = 0, 0.1, 0,25, 0,5, 0,75 e 1) sobre substratos de GaAs. Foram utilizados pulsos de laser de Nd:Yag ¿ l =532 nm ¿ com duração de 7ns e spot size de 2 a 3 mm. Camadas ou multicamadas amorfas de Ge, Si ou SiGe foram depositadas por , Ion Beam Sputtering sobre substratos epiready e não epiready de GaAs (100) à temperatura de 200 ºC. A espessura total dos filmes depositados era da ordem de 100 nm. Mostramos a eficácia da remoção de óxidos superficiais do GaAs (Ga2O3, As2O3 e As2O5) e contaminantes (C) através do bombardeamento do GaAs por feixe de H2+ (30 eV) após aquecimento a 350ºC. Demonstramos que filmes de a-Si0.1Ge0.9:H depositados com gás Kr são mais compactos que aqueles produzidos com Ar devido ao efeito de bombardeamento por partículas refletidas no alvo e por essa razão todos os filmes preparados para cristalização foram produzidos com Kr. Após irradiação com pulso entre 70 e 170 mJ, os filmes de Ge depositados sobre GaAs foram completamente liquefeitos por intervalo de até 20 ns e foram cristalizados. Dentro da área irradiada, quatro regiões foram identificadas, em ordem crescente da fluência ¿F- do laser: A) material que permaneceu amorfo (F<400 mJ/cm2), B) região policristalina (400 mJ/cm2 <F<900 mJ/cm2 ), C) região epitaxial com pouca mistura com o substrato (900 mJ/cm 2 <F<1100 mJ/cm2 ), região epitaxial com muita mistura (1100 mJ/cm2 <F<1300 mJ/cm2). O bombardeamento de uma certa região por múltiplos pulsos gera aumento da mistura com o substrato e a cristalização na forma policristalina. Os filmes multicamadas Si/Ge foram uniformemente misturados após a irradiação do laser, se transformando em filmes de SixGe1-x, com a composição esperada (x=0,25, 0,50, 0,75). Os filmes de SiGe cristalizados por laser apresentam as mesmas quatro regiões observadas em Ge. Observamos epitaxia para ligas com até 25% de Si. Para x=0,5 o material resultante é policristalino com grãos seguindo preferencialmente a orientação do substrato. Para maiores valores de x o material resultante é policristalinoAbstract: In this work we studied, for the first time, the pulsed laser crystallization and epitaxy of SixGe1-x films (x = 0, 0.1, 0,25, 0,5, 0,75 and 1) on GaAs substrates. Nd:Yag laser pulses ( g =532 nm), 7 ns wide and 2 to 3 mm spot size, were applied. Amorphous layers and multilayers of Ge, Si or SiGe were deposited, by Ion Beam Sputtering, on epiready and nonepiready GaAs (100) substrates at 200ºC. The total thicknesses are close to 100 nm. We have shown the efficacy of superficial oxide removal (Ga2O3, As2O3 and As2 O5) and contaminants (C) bombarding the substrate surface with H2+ beam (30 eV) after heating at 350ºC. We demonstrated that a-Si0.1Ge0.9:H films deposited with Kr are more compact than those produced with Ar due to the bombardment effect by particles reflected on the target; therefore, all the films prepared for laser crystallization were deposited with Kr. After laser irradiation with 70mJ-170 mJ pulses, the SiGe films were completely liquefied up to 20 ns and crystallized. Inside the irradiated area, four different regions were identified according to the increasing of laser fluency - F: A) amorphous material (F<400 mJ/cm2 ); B) polycrystalline material (400 mJ/cm2 <F<900 mJ/cm2 ); C) epitaxial material presenting low mixture with the substrate (900 mJ/cm2 <F<1100 mJ/cm2 ); D) epitaxial material presenting high mixture with the substrate (1100 mJ/cm2 <F<1300 mJ/cm2). The multiple irradiation of an area produces an increase in the mixture with the substrate components (Ga, As) and generates polycrystalline material. The Si/Ge multilayers were completely mixed after laser irradiation, forming SixGe1-x films with the expected composition (x=0,25, 0,50, 0,75).The SixGe1-x laser crystallized films present the same four regions as observed in Ge films. Epitaxial films were obtained for x up to 0,25. For x=0,5, crystallized films are polycrystalline with highly oriented grains. For higher Si content, laser crystallized SiGe films are polycrystallineDoutoradoFísicaDoutor em Ciências[s.n.]Chambouleyron, Ivan Emilio, 1937-Zanatta, Antonio RicardoMulato, MarceloCotta, Mônica AlonsoPudenzi, Márcio Alberto AraújoUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Física Gleb WataghinPrograma de Pós-Graduação em FísicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASOrigo, Fabio Dondeo20042004-05-28T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf132 p. : il.(Broch.)https://hdl.handle.net/20.500.12733/1597646ORIGO, Fabio Dondeo. Cristalização epitaxial de ligas de SiGe sobre GaAs por laser pulsado. 2004. 132 p. Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1597646. 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