Estudo da deposição em regime de subtensão de cádmio e bismuto na dopagem de filmes semicondutores eletrodepositados de telúrio

• Autor(a) principal: Melo, Letícia Gomes de
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75134/tde-06102021-092529/
• topic: deposição em regime de subtensão; diffusion in solid state; difusão no estado sólido; dopagem; doping; electrodeposition; eletrodeposição; semiconductors; semicondutores; underpotential deposition

A deposição em regime de subtensão (DRS) permite controlar em nível atômico a quantidade de material usado. Apesar de já destacada a possibilidade de seu uso na dopagem de filmes semicondutores, ainda é pouco utilizada com esse objetivo e necessita ser melhor estudada para compreender como isso ocorre. Com base nisso, esse trabalho buscou estudar a dopagem de filmes eletrodepositados de Te (f-Te) com Cd e Bi por DRS avaliando a sua influência na morfologia, cristalinidade e composição do f-Te. A matriz usada nesses estudos teve seus parâmetros de deposição otimizados visando a cristalinidade, aderência e uniformidade. Suas caracterizações indicaram que a alteração do potencial de deposição (Ed) levou à formação de filmes cristalinos com morfologias distintas: nanobastões no Ed = 0,20 V vs ECS (eletrodo de calomelano saturado) e dendritos em 0,40 V. A partir disso, para obtenção otimizada do f-Te sobre substrato de Au escolheu-se o Ed = 0,20 V em HNO3 0,10 mol L-1 + TeO2 1,0 × 103 mol L-1 por 1800 s a 20 oC. Após isso, os estudos microgravimétricos e de porcentagem atômica via XPS da DRS de Cd e Bi sobre esse filme evidenciaram que a DRS de Bi no Ed = 0,03 V deposita mais ad-átomos que a DRS de Cd no Ed = 0,30 V. Nesses Ed acredita-se que haja somente saturação superficial do f-Te com ad-átomos dos metais, sem a ocorrência de difusão significativa desses para o interior do f-Te. Entretanto, para a DRS de Cd no Ed = 0,50 V observa-se deposição expressiva de seus ad-átomos com difusão para o interior do f-Te e formação de CdTe, conforme análise da energia de ligação dos picos nos espectros de XPS. A análise dos espectros da DRS de Bi sobre f-Te confirmou a formação de óxidos de Bi, sem formação de Bi2Te3. O comportamento distinto na deposição desses metais não pareceu estar associado as suas diferenças de raio atômico e massa molar, mas provavelmente à mudança no mecanismo de redução com ocorrência de reações paralelas. Devido a limitações nas técnicas de DRX e micro-Raman para análise da DRS, não se observou alteração na cristalinidade, nem formação de novas fases nos filmes modificados com ambos os metais. Quanto a alteração da morfologia do filme após a DRS dos metais, esta parece estar associada tanto à DRS destes, quanto a reações concorrentes, tais como produção de H2Te(g). Entretanto, ainda se desconhece como esse fenômeno acontece. A partir dos estudos, constata-se, que a dopagem por DRS se limita a alteração superficial do filme, mas depende do Ed, da natureza química do dopante e das propriedades do substrato semicondutor. Por isso, ao estudar a DRS de Cd obtêm-se características de deposição tão distintas alterando apenas o Ed, ainda que no limite da DRS do metal.