Electric force microscopy techniques on GaAs mesoscopic structures

• Autor(a) principal: Lanzoni, Evandro Martin
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: eng
• Título da fonte: Repositório Institucional da UNESP
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/11449/154116
• topic: AFM; KPFM; EFM; MBE; GaAs; AlGaAs; Semiconductor

As técnicas de microscopia de sonda Kelvin (KPFM) e de microscopia de força eletrostática (EFM) são amplamente utilizadas para analisar a distribuição do potencial de superfície, porém com pouca aplicação em nanoestruturas semicondutoras auto-organizadas embutidas em um substrato. Neste trabalho, investigamos diretamente o acúmulo de carga dentro de estruturas mesoscópicas de GaAs (MGS) [1]. As estruturas são fabricadas através do crescimento sobreposto de um modelo de nano orifícios usando epitaxia de feixe molecular. Para tal, uma combinação de desoxidação assistida por Ga e ataque químico por gotículas localizadas foram utilizadas para criar orifícios iniciais com uma profundidade de ca. 10 a 15nm, que são posteriormente cobertos com 15nm de barreira AlxGax-1As e GaAs com 1nm, 2nm, 5nm, 10nm de espessura. Microscopia de força atômica e microscopia eletrônica de transmissão mostraram que a forma do orifício é preservada durante o crescimento de AlGaAs. Em seguida, esses orifícios são preenchidos com GaAs formando uma estrutura alongada sobre o buraco [1]. Investigamos o potencial de superfície local e a distribuição das cargas nestas estruturas com a técnica KPFM de passagem única. Portanto, uma voltagem AC de 5 V é aplicada a uma ponta metalizada e varremos a amostra no modo de contato intermitente. Observamos uma clara diferença de potencial na região central da estrutura, onde esperamos o furo preenchido. Então, um estudo sistemático com a técnica de KPFM mostrou a influência no acúmulo de carga quando a espessura de GaAs é alterada, bem como, quando modificamos a concentração de Al na barreira de AlGaAs. O cálculo simulando um poço de potencial com barreiras semi-finitas e finitas mostrou que não ocorre acúmulo de carga quando a espessura do GaAs é menor que 1,5 nm, corroborando com nossos resultados. Simulações do diagrama de banda e da densidade de elétron da estrutura permitem atribuir o acumulo de carga observado, aos diferentes níveis de energia da estrutura mesoscópica de GaAs em comparação com as camadas de GaAs circundantes.