In this work, a systematic study of the structural, optical and electrical properties of aluminum doped hydrogenated amorphous silicon carbide (Al-doped a-SiC:H) thin films grown by radio frequency magnetron sputtering is presented. The samples were grown using a high purity Al and SiC targets in a hydrogen-rich atmosphere and then were subjected to a rapid thermal annealing processes with temperatures of up to 600 °C. The film thickness ranged from 321 nm to 266 nm. The amorphous nature of the thin films was confirmed by X-ray diffraction measurements before and after the annealing treatments. Fourier transform infrared spectroscopy analysis revealed the different heteronuclear bonds present in the samples, whilst Raman spectroscopy showed the different homonuclear bonds present in the material. The evolution of the latter bonds with annealing temperature was assessed, showing a change in the structure of the thin film. Energy-dispersive X-Rays Spectroscopy confirmed the incorporation of aluminum in the amorphous silicon carbide matrix. UV-VIS Transmittance spectra revealed optical parameters such as Tauc energy bandgap, Iso-absorption energy bandgap and refractive index. Furthermore, the bandgap is also determined by means of a recently developed band-fluctuation model. In addition, electrical resistivity is determined by means of a four-probe Van Der Pauw method. Only the samples annealed at 600 °C exhibited contacts with an Ohmic behavior. The annealed films exhibited lower resistivities than the as-deposited ones, probably due to a thermal-induced reordering of the atoms. This reordering is shown in the variation of the Urbach energy which is related to an increase in the Si-C bond density, due to the dissociation of the hydrogen-related bonds. / En este trabajo de tesis se presenta el estudio las propiedades estructurales y optoelectrónicas de carburo de silicio amorfo hidrogenado dopado con aluminio fabricado mediante pulverización catódica de radio frecuencia. Las muestras se fabricaron usando target de SiC y Al de alta pureza en atmosfera de hidrogeno. Luego las películas fueron calentadas hasta la temperatura de 600°C en un horno de rápido procesamiento térmico. La difracción de rayos X confirma la naturaleza amorfa de las películas. Los espectros de absorción infrarroja muestran los diferentes enlaces hetero-nucleares mientras que la espectroscopia Raman nos muestra los diferentes enlaces hononucleares presentes en la muestra. Se evaluó la evolución de los últimos enlaces con el tratamiento térmico, mostrando un cambio en la estructura del material. Espectroscopía de dispersión de energía de rayos X nos muestra la incorporación de aluminio en la matriz de carburo de silicio amorfo. Los espectros de transmitancia UV-VIS revelan parámetros ópticos tales como energía de Tauc, energía de Iso- absorción, energía de Tauc e índice de refracción. Además, el modelo de fluctuación de bandas desarrollado recientemente nos permite determinar los bordes de movilidad y energía de Urbach. Adicionalmente, el método de Van Der Pauw nos permite determinar el valor de la resistividad eléctrica de la muestra, solo a 600°C, donde se obtuvo un comportamiento óhmico mostrando baja resistividad eléctrica, probablemente debido a un reordenamiento de los átomos inducidos térmicamente. Este reordenamiento estructural se muestra en la variación de la energía de Urbach que está asociada con el aumento de la densidad de enlaces Si-C, debido a la disociación de los enlaces relacionados con el hidrogeno.

En el presente trabajo de tesis se presenta el estudio de las propiedades ópticas y electroquímicas de las películas delgadas de carburo de silicio amorfo y carburo de silicio amorfo hidrogenado. Las películas fueron fabricadas mediante la técnica de pulverización catódica de radiofrecuencia en una atmosfera de argón e hidrógeno sobre sustratos de silicio y de sílice fundida. Se evaluó el impacto de hidrógeno al introducir un flujo de 3 sccm durante el proceso de deposición de las películas de a-SiC y el impacto de un tratamiento químico, antes y después de la inmersión de las películas delgadas de a-SiC y a-SiC:H en una solución de ácido sulfúrico 1M durante 96 horas. Se utilizaron métodos y modelos apropiados para recuperar el índice de refracción, el coeficiente de absorción, el espesor, la energía de Urbach y el ancho de banda de las películas delgadas, a partir de mediciones de transmitancia óptica por espectroscopia UV-VIS. El efecto de la superposición de las colas de Urbach en la región de absorción fundamental solo es tomado en consideración por el modelo de fluctuaciones de banda, por lo cual se considera que los valores del ancho de banda determinados por este modelo son más precisos. Las propiedades vibratorias de los diferentes enlaces que forman las estructuras de a-SiC y a-SiC:H se obtuvieron a partir de mediciones de espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier. Con el ingreso de hidrógeno, se revela la aparición de los picos de Si-CH, Si-H y C-H, adicionales a los picos de Si-O y Si-C característicos de a-SiC. Luego del tratamiento químico, se reporta el inicio de un proceso de oxidación en ambas estructuras, siendo verificado a partir de la densidad de enlaces y de la aparición de 4 picos en la región de 790 cm-1 – 1200 cm-1 para el a-SiC. La interfaz semiconductor – electrolito se caracterizó a partir de mediciones de espectroscopia de impedancia electroquímica. Los diagramas de Nyquist revelan la contribución de la región de espacio de carga del SiC y de la capa de óxido nativo que se forma sobre el SiC. Las contribuciones capacitivas y resistivas de las muestras se evaluaron a partir de la obtención de un circuito equivalente que representa los sistemas estudiados