Silício poroso como material fotônico.

• Autor(a) principal: Salcedo, Walter Jaimes
• Data de Publicação: 1998
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-24052024-072705/
• topic: Filmes; Films; Silício; Silicon

É proposto um mecanismo de emissão foto-luminescente (PL) em camadas de silício poroso (PS) a partir da definição da estrutura do filme de PS, caracterizada através de técnicas de espectroscopia do infravermelho (FTIR), espalhamento Raman, PL e Refletância especular. O PS é definido como uma estrutura esquelética de c-Si à qual são associadas no máximo duas mono camadas que apresentam um efeito de desordem devido aos átomos ou moléculas ligadas à superfície da estrutura de PS. O mecanismo PL na camada de PS, responde a processos de recombinação radiativa, assistida por fônons, em centros altamente localizados. Uma molécula ou átomo ligado à estrutura de PS na superfície, sobre a ação do campo do cristal, gera um nívelligante e um nível antiligante que formam os centros de recombinação radiativa. Os níveis gerados são deformados pelos modos vibracionais do cristal e assistem o processo de recombinação radiativa. As características das ligações superficiais do filme de PS foram identificadas usando a técnica FTIR. A estrutura do PS identificada através dessa técnica descarta processos similares que ocorrem em outras estruturas de Si com propriedades PL semelhantes ao PS, tais como Siloxenes, Polisylanes. Por outro lado o aporte das ligações de H como responsáveis diretos da emissão PL foram descartados. Foi observado, através da técnica FTIR, que substâncias relacionadas com \"O\" na superfície são as maiores responsáveispela emissão PL. Usando a espectroscopia Raman foram identificadas as características estruturais da interface superficial de PS concluindo-se que o número máximo de mono camadas com desordem é dois. Por outro lado essa técnica permite associar uma estrutura esquelética de c-Si ao PS com tamanho dos cristalites calculados em 2.6nm a 3.2nm, com comportamento totalmente diferente de estruturas tipo a-Si, a-Si:H. Siloxene, Polysilanes e derivados. A ausencia de processos ) ressonantes no espalhamento Raman de primeira ordem, junto com o espalhamento multi-fônon ressonante permitem identificar a estrutura de bandas de energia no PS, conservando a forma da estrutura de banda inicial mais com o efeito de confinamento ou seja aumento da banda proibida conservando a condição de ser indireta. Resultados da análise da emissão PL com luz polarizada e as características estruturais do PS permitem descartar tanto processos de recombinação radiativa nos cristalites de Si no PS, como processos semelhante a materiais tipo a-Si, a-Si:H Siloxenes, Polysilane e derivados. Os resultados da espectroscopia Raman e FTIR permitem definir um modelo analítico usado para determinar o tamanho de poros de 6.0- 6.3nm, e superfície específica de 600\'m POT.2\'/\'cm POT.3\'. O tipo de estrutura proposto para o PS, permite propor uma estrutura de bandas fotônicas no filme de PS para aplicação em dispositivos de óptica integrada.