Made available in DSpace on 2014-06-12T17:35:56Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7049_1.pdf: 2780132 bytes, checksum: 4e6838d270f502c1df63302de5a741c2 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2005 / Os semicondutores orgânicos surgem como alternativa promissora aos materiais inorgânicos na tecnologia de fabricação de monitores de vídeo, viabilizando aplicações inovadoras. Vantagens tais como leveza, flexibilidade mecânica, variedade de cores e fácil processabilidade para produção em larga escala fizeram com que as telas orgânicas conquistassem seu espaço de destaque entre as demais tecnologias disponíveis atualmente. Nesse trabalho nós analisamos curvas I-V estáticas típicas de LEDs orgânicos (OLEDs), a unidade fundamental das telas orgânicas, com o objetivo de desenvolver ferramentas adequadas para análise desses dispositivos. Com isso, demonstramos que os OLEDs se comportam efetivamente como diodos Schottky do ponto de vista eletrônico. Dois métodos de Engenharia usualmente aplicados para análise de diodos Schottky inorgânicos são adaptados para avaliação de OLEDs e uma técnica de caracterização elétrica alternativa, a Espectroscopia de Impedância, confirma a validade das hipóteses adotadas. Na segunda parte da tese propomos um modelo original incluindo os efeitos da excitação luminosa no comportamento de dispositivos inorgânicos conhecidos como diodos de tunelamento ressonante (RTDs). Nosso modelo equaciona os efeitos de fotocondutividade e retenção de cargas, reconhecidamente responsáveis pelo deslocamento da curva I-V estática desses dispositivos quando sua estrutura é submetida à excitação óptica. Simulações computacionais demonstram que o modelo teórico é capaz de ajustar as curvas experimentais com boa precisão

Neste trabalho foram processados e caracterizados dispositivos emissores de luz (LED’s) baseados em estruturas p-i-n a partir de filmes de GaAs dopados unicamente com Silício e crescidos através da técnica de Epitaxia de Feixes Moleculares sobre substratos de GaAs orientados nas superfícies (311)A e (211)A. Nas superfícies (311)A e (211)A, o Si tem comportamento anfótero, ou seja, pode ocupar tanto o sítio do Ga como o do As, o que resulta em filmes com portadores tipo n e p, respectivamente. As características elétricas dos filmes dependem das seguintes condições de crescimento: i) razão entre os fluxos de Ga e As; e ii) temperatura do substrato. As técnicas de caracterização utilizadas foram fundamentalmente: Fotoluminescência, IxV (corrente-tensão) e Efeito Hall. Os dispositivos p-i-n foram processados a partir de técnicas convencionais de fotolitografia e caracterizados a partir das técnicas de IxV e Eletrolumi-nescência. Os dispositivos estudados foram produzidos a partir de camadas de GaAs e AlGaAs crescidas nas direções [311]A e [211]A. Os dispositivos obtidos a partir de filmes dopados de GaAs apresentaram uma boa eficiência de emissão, porém foram observadas perdas ôhmicas ocasionadas pela natureza da junção obtida nestes planos, ocasionada por defeitos, principalmente nos filmes dopados tipo n que são crescidos em condições extremas de temperatura e pressão de Arsênio. Os dispositivos a base de AlGaAs apresentaram baixa eficiência e altas perdas, relacionadas com a alta compensação apresentada pelos filmes. Foram testados também dispositivos com heteroestruturas na camada intrínseca, apresentando resultados satisfatórios.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Major Automação). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Neste trabalho foram processados e caracterizados dispositivos emissores de luz (LED’s) baseados em estruturas p-i-n a partir de filmes de GaAs dopados unicamente com Silício e crescidos através da técnica de Epitaxia de Feixes Moleculares sobre substratos de GaAs orientados nas superfícies (311)A e (211)A. Nas superfícies (311)A e (211)A, o Si tem comportamento anfótero, ou seja, pode ocupar tanto o sítio do Ga como o do As, o que resulta em filmes com portadores tipo n e p, respectivamente. As características elétricas dos filmes dependem das seguintes condições de crescimento: i) razão entre os fluxos de Ga e As; e ii) temperatura do substrato. As técnicas de caracterização utilizadas foram fundamentalmente: Fotoluminescência, IxV (corrente-tensão) e Efeito Hall. Os dispositivos p-i-n foram processados a partir de técnicas convencionais de fotolitografia e caracterizados a partir das técnicas de IxV e Eletrolumi-nescência. Os dispositivos estudados foram produzidos a partir de camadas de GaAs e AlGaAs crescidas nas direções [311]A e [211]A. Os dispositivos obtidos a partir de filmes dopados de GaAs apresentaram uma boa eficiência de emissão, porém foram observadas perdas ôhmicas ocasionadas pela natureza da junção obtida nestes planos, ocasionada por defeitos, principalmente nos filmes dopados tipo n que são crescidos em condições extremas de temperatura e pressão de Arsênio. Os dispositivos a base de AlGaAs apresentaram baixa eficiência e altas perdas, relacionadas com a alta compensação apresentada pelos filmes. Foram testados também dispositivos com heteroestruturas na camada intrínseca, apresentando resultados satisfatórios.

Orientador: Antonio Manoel Mansanares / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-09-26T13:55:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Freitas_LauraRamosde_D.pdf: 4490607 bytes, checksum: c7b66729395ef47ae8f2ab3bb212544e (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: A Microscopia Fototérmica de Reflexão vem sendo utilizada na investigação de dispositivos micro e opto-eletrônicos em operação, devido ao seu caráter não destrutivo e por não requerer contato com a superfície da amostra. Esta técnica se baseia na dependência da refletância da amostra com a temperatura, com o campo elétrico local, bem como com a densidade de portadores livres, que são, por sua vez, afetados por defeitos. Este fato torna esta técnica muito adequada para investigar defeitos em processos de fabricação e envelhecimento destas estruturas. Neste trabalho, apresentamos um estudo experimental e teórico sobre a resposta fototérmica em função do comprimento de onda do feixe de prova, para estruturas micro-eletrônicas estratificadas. As amostras consistiram basicamente de trilhas condutoras de silício policristalino de diversos chips. As medidas de termo-refletância foram realizadas na faixa de comprimento de onda de 450nm até 750nm, sendo que as trilhas foram alimentadas sempre com corrente modulada, com três montagens experimentais diferentes. Um padrão oscilatório é observado na região espectral em que a camada superior é transparente. Essas oscilações são causadas pelas múltiplas reflexões nas interfaces. Utilizando um modelo termo-óptico, mostramos que as constantes (n e k), que dependem do comprimento de onda, assim como suas derivadas com relação à temperatura (dn/dT e dk/dT), influenciam fortemente o sinal de termo-refletância. A espessura óptica das camadas, principalmente determinadas pela parte real dos índices de refração, define o período de oscilação. Por outro lado, a parte imaginária estabelece o comprimento de onda em que as oscilações começam. Abaixo de um certo comprimento de onda, a luz de prova não penetra no material e a refletância da camada superficial domina o sinal / Abstract: Photothermal microscopy has been used as a suitable technique for the investigation of micro- and opto-electronic devices in operating cycle, because of its non-contact and non-destructive character. This technique is based on the dependence of the sample reflectance with temperature and with local electric field, as well as with free carrier density, which are in their turn disturbed by defects. This fact makes this technique very useful for investigating defects in fabrication and aging processes of such structures. In the present work, we report an experimental and theoretical study of the thermoreflectance response as a function of the probe wavelength for layered microelectronics structures. The investigated samples consisted of polycrystalline silicon conducting tracks from various chips. Thermore²ectance measurements were carried out in the wavelength range from 450 to 750 nm with the tracks biased in modulated regime, with three diÿerent experimental setups. An oscillating pattern is observed in the spectral region where the upper layer is transparent. Such oscillations are due to the interference resulting from the multiple reflections at the interfaces. Using a thermo-optical model, we show that the optical constants (n and k) of the materials, which are wavelength dependents, as well as their temperature derivatives (dn/dT and dk/dT), strongly in²uence the thermoreflectance signal. The optical thicknesses of the layers, mainly determined by the real part of the refractive indexes, de½ne the period of oscillation. On the other hand, the imaginary part of the refractive indexes establishes the cutoÿ wavelength of the oscillations. Below this cutoÿ wavelength, the probe light does not penetrate the material, and the upper surface reflectance dominates the signal / Doutorado / Física da Matéria Condensada / Doutor em Ciências

Em diversas aplicações de alto desempenho, é necessário conhecer o efeito da variação da temperatura no funcionamento do circuito eletrônico e de seus dispositivos. Apesar de modificar enormemente o desempenho e característica, a influência da temperatura no comportamento dos dispositivos semicondutores não é satisfatoriamente modelada nos simuladores "SPICE-Like". Os componentes que operam com tecnologia MOS são os mais empregados na atualidade, e desta forma, é de grande relevância o modelamento térmico destes dispositivos e sua integração com o modelo elétrico já presente nos simuladores eletrônicos. Esta tese apresenta preliminarmente, um estudo térmico dos dispositivos MOS com a conseqüente geração de um modelo que possa ser acoplado ao modelo elétrico. Também é apresentada uma técnica de extração dos parâmetros do modelo, tendo como referência os dados no manual do próprio dispositivo. Finalmente, é apresentado o acoplamento entre os modelos elétrico e térmico através de um exemplo de simulação.

Este trabalho apresenta o estudo de circuitos de fotodetecção óptica para aplicações em sensores a fibra óptica. O objetivo principal é o domínio do tema e o desenvolvimento de uma técnica experimental que forneça as características de freqüência e ruído destes dispositivos. O estudo da física de fotodetectores é realizado através da implementação de um programa computacional de simulação. Codificado em FORTRAN, a saída deste programa fornece os perfis das bandas de condução e valência, assim como as concentrações de portadores de carga para fotodiodos de HgCdTe e PbSnTe sob várias condições de operação. As fontes de ruído, incluindo particularmente o ruído shot e Johnson, são revistas para fundamentar uma estratégia de projeto. Um sistema de caracterização é implementado para levantar a resposta em freqüência de circuitos de fotodetecção, formados por um fotodetector e um amplificador de transimpedância. Uma fonte de ruído branco é usada como entrada para obter o diagrama de Bode destes circuitos, sendo implementada pelo ruído de partição de modos de um diodo laser multimodo com comprimento de onda de 780 nm acoplado a uma fibra birefringente de 1,8 m e comprimento de batimento de 1,2 mm. Outra montagem é realizada para determinar as características de ruído de circuitos de fotodetecção. São encontradas freqüências de corte de 100, 4, 1,25 e 0,50 MHz para os circuitos estudados, contra a especificação de 400, 5, 1,25 e 0,30 MHz. São determinadas também a potência equivalente de ruído e a detectividade. O ruído encontrado para os circuitos estudados está entre 50nW e 1mW.

Este trabalho investiga pela primeira vez o crescimento epitaxial por MBE - Molecular Beam Epitaxy - e análise in-situ com RHEED - Reflection High Energy Electron Diffraction - de compostos IV-VI diretamente sobre silício. Exceto por alguns poucos e incompletos trabalhos anteriores, esta estrutura é praticamente desconhecida. Estas heteroestruturas necessitam ainda de uma investigação mais ampla e detalhada dos aspectos físico-químicos da interface, para sua otimização. Devido ao elevado descasamento dos parâmetros de rede, as estruturas apresentam vários aspectos interessantes para investigação em heteroepitaxia e heterojunções. Um modelo qualitativo foi proposto para explicar algumas observações experimentais originais quanto à morfologia do crescimento epitaxial. A integração de materiais sensíveis ao infravermelho, diretamente com o silício, tem grande importância tecnológica para aplicações em dispositivos. Até o presente, esta integração tem sido obtida com o uso de camadas intermediárias de CaF2 e BaF2, que permitem acomodar as diferenças entre os parâmetros de rede do PbTe e do Si. O crescimento direto do PbTe sobre o Si(100) simplifica o processo e abre novas perspectivas para a engenharia de heteroestruturas e dispositivos, permitindo a redução de custos e conferindo maior flexibilidade ao sistema. Esforços neste sentido têm sido feitos com compostos II-IV sobre Si, cuja diferença dos parâmetros de rede é ainda maior que aquela entre o PbTe e o Si. O silício poroso também tem se mostrado um material com propriedades bastante interessantes e, sua utilização como substrato para o PbTe pode ser vantajosa no que diz respeito à relaxação de tensões. Neste trabalho mostra-se que o sistema PbTe/Si(100) é funcional como detector para o infravermelho e suas características são aqui apresentadas e discutidas.

Orientador: José Alexandre Diniz / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-18T16:42:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lima_LucasPetersenBarbosa_M.pdf: 10518299 bytes, checksum: abe557fa5f682bd296c9fb416948d523 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Filmes de nitreto de titânio (TiN) e nitreto de tântalo (TaN) foram depositados sobre substratos de Si (100) utilizando um sistema de sputtering reativo, com diferentes fluxos de N2 (10-80 sccm) e potência (500-1500W), em ambiente de N2/Ar. Foram analisadas as influências da mistura gasosa N2/Ar e potência nas propriedades estruturais e elétricas dos filmes de TiN e TaN, utilizando as técnicas de perfilometria, microscopia de força atômica, 4 pontas, espectroscopia Raman, difração de raios-x e espectroscopia de fotoelétron. As análises físicas e elétricas dos filmes de TiN e TaN demonstram que os filmes são policristalinos, com as orientações preferenciais (311)-( 111) e (200)-( 111), respectivamente. Os valores das taxas de deposições, resistividades elétricas e tamanho de grão para os filmes de TiN e TaN estão entre 4 e 78 nm/min, 150 e 7500 ??.cm e 0,001 e 0,027 ?m2, respectivamente. Foram fabricados capacitores MOS e diodos Schottky com eletrodos superiores de TiN e TaN com dielétricos de SiOxNy ou SiO2, e extraídas curvas CV e IV destes dispositivos, para extração de parâmetros como tensão de flatband (VFB), densidade de carga efetiva (Q0/q) e função trabalho do eletrodo superior (WF). As curvas CV dos capacitores MOS com dielétrico de SiOxNy e eletrodo superior de TiN apresentaram valores extraídos de Q0/q, VFB e WF de 1010 cm2, 0,29 V e 4,65 eV, respectivamente, que são compatíveis com a tecnologia CMOS. As curvas CV dos capacitores MOS com dielétrico de SiOxNy e eletrodo superior de TaN apresentaram valores extraídos de Q0/q, VFB e WF de 1010 cm2, 1,36 V e 3,81 eV, respectivamente, que não são compatíveis com a tecnologia CMOS. As curvas CV dos capacitores MOS com dielétrico de SiO2 e eletrodo superior de TiN apresentaram valores extraídos de Q0/q, VFB e WF de 1010 e 1012 cm2, de 0,12 V e 0,36 V, e, 4,15 eV e 4,43 eV, respectivamente, que são compatíveis com a tecnologia CMOS. As curvas CV dos capacitores MOS com dielétrico de SiO2 e eletrodo superior de TaN apresentaram valores extraídos de Q0/q, VFB e WF de 1010 e 1012 cm2, 0,29 V e 0,20 V, e, 4,41 eV e 4,44 eV, respectivamente, que são compatíveis com a tecnologia CMOS. Estes resultados indicam que os filmes de TiN e TaN são compatíveis para serem utilizados em dispositivos da tecnologia MOS / Abstract: Tantalum nitride (TaN) and titanium nitride (TiN) films have been obtained by DC sputtering, using different nitrogen flow (10 - 80 sccm) and power (500 - 1500 W), in a nitrogen (N2)/argon (Ar) ambient on Si (100) substrates. The N2/Ar ratio in gas mixture and power effects on structural and electrical properties of TaN and TiN films were investigated by scan profiler (film thickness and deposition rate), atomic force microscopy (rms roughness and grain size), fourprobe technique (electrical resistivity), Raman spectroscopy, x-ray diffraction (crystal orientation) and X-ray photoelectron spectroscopy (film composition). The physical and structural analyses of TiN and TaN films show that TiN and TaN films were polycrystalline, with (311)-( 111) and (200)-( 111) preferred orientation, respectively. The deposition rates, electrical resistivities and grain size values of TiN and TaN films were between 4 and 78 nm/min, 150 and 7500 ??.cm and 0,001-0,027 ?m2, respectively. MOS capacitors and Schottky diodes were fabricated with TiN and TaN as upper electrodes and dielectrics with SiOxNy or SiO2. CV and IV measurements were carried out on these devices and flatband voltage (VFB), effective charge density (Q0/q) and metal gate work function (WF) were extracted from these measurements. The extracted values of Q0/q, VFB e WF 1010 cm2, 0,29 V e 4,65 eV, and these values were extracted from CV curves of MOS capacitors with TiN as gate electrode and SiOxNy as gate dielectric. The extracted values of Q0/q, VFB e WF 1010 cm2, 1,36 V e 3,81 eV, and these values were extracted from CV curves of MOS capacitors with TiN as gate electrode and SiOxNy as gate dielectric. The extracted values of Q0/q, VFB and WF were about 1010 and 1012 cm2, 0,12 V and 0,36V, and 4,15 eV and 4,43 eV, and these values were extracted from CV curves of MOS capacitors with TiN as gate electrode and SiO2 as gate dielectric. The extracted values of Q0/q, VFB and WF were about 1010 and 1012 cm2, 0,29 V and 0,20V, and 4,41 eV and 4,44 eV, and these values were extracted from CV curves of MOS capacitors with TaN as gate electrode and SiO2 as gate dielectric. These extracted values for VFB and WF indicates that the TiN and TaN films are suitable for MOS technology / Mestrado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Mestre em Engenharia Elétrica

Foram estudados filmes de oxinitreto de silício obtidos por PECVD à 320°C, a partir da mistura gasosa de N2O+SiH4+He, com diferentes valores de pressão e potência de deposição com o objetivo de produzir boa qualidade de interface deste material com o Si e de obter uma baixa densidade de carga efetiva visando a aplicação desses filmes em dispositivos semicondutores MOS. Os resultados mostraram que com uma pressão de deposição de 0,160 mbar e potências menores que 125 W/cm2 é possível obter um valor de densidade de estados de interface (Dit) de 4x1010 eV-1.cm-2, campo elétrico de ruptura (Ebd) de 13 MV/cm, valores comparáveis ao SiO2 térmico e uma densidade de carga efetiva (Nss) de 4x1011 cm-2. Segundo resultados experimentais esse valor de Nss é o mínimo possível que se pode atingir com a limpeza química utilizada em nosso laboratório. Pode-se dizer que estes são resultados bastante interessantes considerando que se trata de um material obtido por PECVD à baixa temperatura, porém viável para aplicação em dispositivos MOS. Iniciando os estudos com dielétricos de maiores valores de constante dielétrica optamos por estudar filmes de TiOx (k=40-100), obtidos por sputtering reativo, a partir da mistura gasosa de Ar+O2 e utilizando alvo de Ti. Foram fabricados capacitores MOS com estes filmes e obteve-se valores de constante dielétrica que variaram de 40-160. Porém esses materiais ainda apresentavam valores apreciáveis de corrente de fuga que foram minimizadas em ordens de grandeza quando utilizados dielétricos de dupla camada com SiO2 ou SiOxNy (otimizado neste trabalho) na interface, além de se observar uma melhora significativa da qualidade de interface. Utilizando dupla camada dielétrica com filmes de SiOxNy e SiO2, ainda espessos (³ 1nm) para camada intermediária, obteve-se uma constante dielétrica efetiva em torno de 20. Vale ressaltar que os dois filmes SiOxNy e TiOx, conseqüentemente a dupla camada, foram fabricados a baixas temperaturas. / Silicon oxynitride films obtained by the PECVD technique from N2O+SiH4+He gaseous mixtures, at 320°C, with different deposition pressure and RF power were studied intending to improve the interface quality with Si, decreasing the effective charge density and the interface state density in order to utilize them in MOS semiconductor devices. The results showed that with a deposition pressure of 0.160 mbar and a RF power density lower than 125 W/cm2 it is possible to obtain interface state density (Dit) values of 4x1010 eV-1.cm-2, Electrical Breakdown (Ebd) of 13 MV/cm, comparable with the obtained for thermally grown SiO2 , and an effective charge density (Nss) of 4x1011 cm-2. According with experimental results this Nss value is the minimum attainable with our chemical cleaning process. In this way it can be said that these results are very promising, considering that these materials were obtained by PECVD at low temperatures, but still viable for MOS devices application. In order to initiate studies with high dielectrics constant material, TiOx films (k= 40-180), obtained by reactive sputtering through the Ar+O2 gaseous mixture utilizing a Ti target, were chosen. MOS capacitors with these films were fabricated and dielectric constant values varying from 40 to 160 were obtained. However, until now, these materials have presented appreciable leakage current values, which were, minimize by orders of magnitude with the addition of a thin SiO2 or SiOxNy (optimized in this work) layer at the interface were utilized. This thin layer also resulted in a significant improvement of the interface quality. Utilizing double dielectric layer with SiOxNy or SiO2, still thick (³ 1nm) as intermediate layer a dielectric constant value of 20 was obtained. Its important to mention that the SiOxNy and TiOx films, and consequently the double layer, were deposited at low temperatures.