Orientador: Francisco das Chagas Marques / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-01T23:10:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lacerda_RodrigoGribel_D.pdf: 4973800 bytes, checksum: ebbe68a435fe2c9b0ae2a6e018f3ca6b (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: O estudo de filmes de carbono amorfo vem atraindo grande atenção nos últimos anos principalmente devido às suas propriedades interessantes como alta dureza, baixo coeficiente de fricção, ser quimicamente inerte, e transparente no infravermelho. Entretanto, um maior entendimento da microestrutura dos filmes de a-C ainda é um desafio, principalmente devido à habilidade do carbono de ligar-se com diferentes hibridizações (sp, sp2, sp3). No presente trabalho realizamos um estudo das propriedades estruturais e eletrônicas de filmes de carbono amorfo preparados por Dual Ion beam sputtering deposition utilizando diferentes gases nobres (Ne, Ar, KI, Xe). Esse sistema consiste de dois canhões Kauffman, um para o bombardeio (sputtering) do alvo de grafite, e o outro para o bombardeio do filme durante o seu crescimento. O sputtering do alvo de grafite foi realizado, para todos gases nobres, com uma energia de bombardeio constante de 1500 eV. A energia de bombardeio (por gases nobres), durante o crescimento dos filmes, foi variada entre 0 e 800 eV. O stress compressivo e a energia de plasmons dos filmes (proporcional à densidade local) aumentam com o aumento da energia de bombardeio, atingindo valores de stress compressivo em torno de 12 GPa e energia de plasmon de aproximadamente 29.5 eV. Esse fenômeno acontece com o bombardeio de todos os gases utilizados. Esses resultados foram obtidos em um intervalo de energia de bombardeio entre 100 e 650 eV e são da mesma ordem dos valores publicados para filmes com uma alta concentração de ligações sp3 C-C (ta-C). Por outro lado, a análise estrutural dos filmes (XPS, UPS e Raman, densidade, TEM, STM, EELS, condutividade, efeito Hall, entre outras) indica uma estrutura composta basicamente de ligações sp2 (em torno de 90%). Não é conhecido na literatura um material de a-C que apresente uma estrutura grafítica com tão altos valores de stress e densidade microscópica (plasmon). Também observamos uma melhora nas propriedades eletrônicas dos filmes, através da redução da resistividade e da tensão de emissão de campo (field emission), com o aumento do stress da rede. Esses resultados nos levaram a propor novos dispositivos eletrônicos à base de carbono sensíveis a pressão. Entendemos que o intenso bombardeio por gases nobres durante o crescimento do filme, gera o alto valor de stress da rede e força os átomos de carbono para dentro matriz, compactando o material. O aparecimento do stress, aproxima os aglomerados grafiticos, causando a melhora nas propriedades eletrônicas e o aumento da densidade local (plasmons). Além disso, o estudo da interação entre os gases nobres aprisionados dentro da matriz de carbono, durante o crescimento do filmes, também foi realizado pelas técnicas de XANES/EXAFS e fotoemissão. Em particular, observamos a formação de clusters de gases nobres induzidos pela pressão interna da matriz de carbono / Abstract: Amorphous carbon (a-C) compounds have attracted great attention in the past years mainly due to their interesting properties such as high hardness, low coefficient of friction, chemical inertness, e infrared transparency. However, a better understanding of the a-C microstructure is still a challenge mainly due to the ability of carbon to bond with different hybridizations (sp, sp2, e sp3). In the present work, we report a study of amorphous carbon films prepared by Ion Beam-Assisted deposition (IBAD) using different noble gases (Ne, Ar, Kr, e Xe). The deposition system consists of two Kauffman's sources, one for the sputtering of the graphite target, and another for the assisting of the film during growth. The graphite target was sputtered by a 1500 V noble gas (NG) ion beam energy. The films were prepared in the range of 0 to 800 eV NG ion beam assisting energy. For all the noble gases used, the intrinsic stress e local density (plasmon) of the films increase with increasing assisting energy , reaching high values such as 12 GPa e 29,5 eV, respectively. On the other hand, structural analysis by XPS, UPS, Raman, density , hardness, TEM, STM, EELS, conductivity , Hall measurements, among others, indicate that the material is composed of a hard, highly stressed, and locally dense graphite-like network with 90% concentration of sp2 sites. It has no report in literature of a material with these characteristics. In addition, we also observed an improvement of the electronic properties of the films (resistivity e field emission) with increasing compressive stress. Based on these results, we propose new carbon electronic devices sensitive to pressure. We suggest that the strong noble gases ion bombardment generates the stress and forces 'knock-on' the carbon atoms beneath the surface. The increase in the internal stress reduces the distance between the sp2 clusters, increasing the local density (plasmons) e improving the electronic properties. Furthermore, the interactions between the noble gases, trapped during growth, and the carbon matrix was also explored. We observed by XANES/EXAFS the clustering of noble gases induced by the increasing matrix internal pressure / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientador: Francisco das Chagas Marques / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-23T21:19:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 VilcarromeroLopez_Johnny_D.pdf: 3245095 bytes, checksum: 5a4ef401cb56fb9eee82ac6544aafc17 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Neste trabalho apresentamos o desenvolvimento e o estudo das propriedades optoeletrônicas, estruturais e termomecânicas das ligas amorfas de germânio-carbono e germânio-nitrogênio hidrogenadas preparadas pela técnica de rf-sputtering reativo. As ligas de germânio-carbono (a-Ge1-xCx:H) foram preparadas em todo a faixa de conteúdo de carbono, isto é de O < x < I. Para a obtenção destes filmes foram utilizadas as mesmas condições de deposição que são utilizadas para o depositar filmes de a-Ge:H com boas propriedades opto eletrônicas. Em relação aos filmes de germânio-nitrogênio conseguimos preparar filmes com até 35 at. % de nitrogênio. As ligações presentes e suas propriedades foram caracterizadas usando transmissão no infravermelho, micro-Raman e Espectroscopía de foto-elétrons (XPS). Os espectros de infravermelho evidenciam que o carbono está presente nas duas hibridizações Sp3 e Sp2. Medidas de XPS mostram um chemical shift da banda de caroço 3d do Oe para energias maiores enquanto o conteúdo de carbono aumenta. Por outro lado, a banda associada com ao nível de caroço 1 s do C apresenta um dubleto associado às ligações C-Ge e C-C. Os dados da Espectroscopía Raman foram analisados em uma ampla faixa de freqüências Stokes scattering para as diferentes concentrações destas ligas. A tendência observada no comportamento da banda proibida óptica, absorção no infravermelho, condutividade no escuro e o stress intrínseco como função do conteúdo de carbono, sugerem que as propriedades destes filmes tem três regiões de comportamento com o conteúdo de carbono. A primeira com conteúdos de carbono baixos (x < 0.2) são principalmente controlados pela incorporação de carbono em hibridização Sp3. Estes filmes tem boas propriedades opto eletrônicas e estruturais. Para conteúdo de carbono variando entre 0.2 < x < 0.6, as propriedades destes filmes começam a ser determinadas pela concentração de sítios de carbono com hibridização Sp2. A terceira região, x> 0.6, apresenta propriedades dominadas pela matriz de carbono, com altas concentrações de estados grafíticos. A banda proibida óptica foi variada de 1 até 3 e V no caso do germânio nitrogênio utilizando a voltagem de autopolarização como único parâmetro variado. Estudos com Espectroscopía de transmissão no infravermelho apresentam efeitos de indução em tomo da ligação Ge-H stretching. Também foi determinado que a constante de proporcionalidade para determinar o conteúdo de nitrogênio ligado ao hidrogênio usando a área integrada da banda Ge-N stretching é de K= 9.45 x 1018 cm-2 / Abstract: This work reports the development and the study of the optoelectronic, structural and termomechanical properties of hydrogenated amorphous germanium-carbon and germanium-nitrogen alloys prepared by the rf-reactive sputtering technique. The germanium-carbon (a-Ge1-xCx:H) alloys have been prepared with carbon content in the 0-100 at. % range under the same deposition conditions used to obtain a-Ge:H fi1ms with good optoelectronic properties. The germanium-nitrogen films were prepared with nitrogen content up to 35 at. %. The bonding properties were characterized by Fourier transform infrared (FTIR), micro-Raman and x-ray photoelectron (XPS) spectroscopies. The infrared spectra revealed that the carbon is bonded in both sp3 and sp2 configurations. XPS measurements show a chemical shift of the binding energy of the Ge 3d core electrons toward high energies as the carbon content increases, while the corresponding line-width remains a1most constant. On the other hand, the peak associated with the C 1 s orbital displays a doublet related to the C-Ge and C-C bonds. The Raman spectroscopy data were analyzed over a wide frequency range of the Stokes scattering for different alloy compositions. The trends of the optical gap, infrared absorption, dark conductivity and mechanical stress as a function of the carbon content show three range of carbon content with different properties. The properties of samples with low carbon concentration (x < 0.2) are mainly controlled by the concentration of Sp3- hybridized carbon. These films have good optoelectronic and structural properties. For carbon content in the 0.2 < x < 0.6 range, Sp2 and Sp3 carbon sites control the properties of the films. Finally, samples with carbon content x> 0.6 are mainly controlled by graphitic carbon states. The band gap of germanium-nitrogen alloys could be tailored from 1 eV to 3 eV range by changing only the bias voltage. The study of the infrared spectra reveals na induction effect in the neighborhood of the Ge-H stretching bond. Also, it was determined the proportionality constant between nitrogen content and the integrated absorption of the Ge- N stretching mode in K = 9.45 x 1018 cm-2 / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientador: Prof. Dr. Kleber Daum Machado / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Curso de Pós-Graduação em Física. Defesa: Curitiba, 27/02/2015 / Inclui referências : f. 71-77 / Resumo: O presente trabalho consiste em produzir e caracterizar ligas calcogênicas amorfas de GaSe9, tanto na forma de p. quanto como filme-fino. A técnica utilizada para produção da liga na forma de pó foi a Moagem Mecânica, e com os pós prontos foi utilizada a técnica de evaporação térmica para sintetização dos filmes finos. Para caracterização das propriedades físicas dos pós foram utilizadas as técnicas de EXAFS, XRD, DSC, medidas de difusividade térmica em OPC. Por meio de medidas EXAFS, para diferentes valores de temperatura, foi possível obter características estruturais como distâncias interatômicas médias, números médios de coordenação, desordens estrutural e térmica, assimetria das funções de distribuição de pares e as temperaturas de Einstein e Debye. Por EXAFS também foi possível verificar a existência de ligação química entre Ga e Se, e confirmar o caráter amorfo da estrutura deste material. A técnica de XRD forneceu informações estruturais complementares, obtendo o fator de estrutura da liga. Pela análise dos dados de DSC as energias de ativação de transição vítrea e cristalização foram obtidas, sendo esta última obtida pelos métodos de Kissinger e Afify, a ordem de reação e capacidade térmica do material também foram determinadas. Pelo efeito fotoacústico foram feitas medidas de difusividade térmica, obtendo os coeficientes de expansão e difusividade térmica. Para filmes-finos as técnicas de caracterização utilizadas foram: XPS, Espectroscopias de transmitância e absorbância, e medidas elétricas tipo I x V e I x t. Por XPS a energia de banda de valência foi obtida, além de ser possível verificar que ocorrem ligações químicas entre Ga e Se. A espectroscopia de transmitância forneceu informações acerca dos parâmetros óticos do filme, tais como coeficiente de absorção, índice de refração, e coeficiente de extinção. Além de obter o gap .tico do material. Com a informação da energia de banda de valência e gap do material foi possível determinar a energia da banda de condução. Por espectroscopia de absorção nos dispositivos ITO/GaSe9, ITO/P3HT and ITO/P3HT/GaSe9, foi possível observar que o dispositivo ITO/P3HT/GaSe9 apresenta maior faixa de energia na região de absorção. Medidas elétricas realizadas a dois terminais foram feitas nos dispositivos ITO/GaSe9/Al, ITO/P3HT/A1 and ITO/P3HT/GaSe9/Al, obtendo o comportamento elétrico destes no escuro e no claro. Dadas as características observadas, para dispositivo fotodetetor ITO/P3HT/GaSe9/Al, foi também estudado o comportamento elétrico deste, em função da intensidade luminosa. PALAVRAS CHAVE: Amorfo, Ligas Semicondutoras, DR.X, EXAFS, XPS, DSC, Fotoacústica, Fotodetector, Dispositivo Híbrido. / Abstract: The present research work consists 011 production and characterization ofamorphous chalcogenics GaSe9 alloys, either as powder or as for thin-film. The technique used to prepare the alloy as powder was Mechanic Alloyng. The powder as milled was used the thermal sublimation to synthesize the thin-films. For the characterization of the physical properties of the powders, the techniques used were: XRD, EXAFS, DSC and Photoacoustic Effect. Through EXAFS measurements, for different values of temperature, it was possible to obtain strutural characteristics such as average coordination number and interatomic distance, structural and thermal disorder, asymmetry of partial distribuction functions, and Einstein and Debye temperatures. Athwart EXAFS it was also possible to verify the existence of chemical bonds between Ga and Se, and to confirm the amorphous species of this material. The XRD technique complemented structural information, obtaining the structural factor of the alloy. Throught DSC data analysis the activation energies for crystallization and glass transition were determined. The crystallization activation energies were calculated applying Kissinger and Afify methods and the reaction order and thermal capacity of the material were determined. By the photoacoustic effect, the thei'mal difusivity was determined, and also the thermal expansion, and thermal difusivity coefficients were obtained. For the thin films, the characterization techniques used were: XPS, Transmitance and Absorbance Spectroscopies, and electrical measurements of I x V and I x t. For XPS measurements the valence band energy of the film was determined, and was also possible to verify chemical bonds between Ga and Se. Transmitance spectroscopy dada provided informations over the optical parameter of the films such as absorption coeficient, index refraction and extinction coeficient. Among that, the optical gap of the material was also determined. By both information, valence band energy and gap energy, it was possible to obtain the conduction band energy of the material. Throught absorbance spectroscopy over the devices ITO/GaSe9, ITO/P3HT and ITO/P3HT/GaSe9 it was possible verify that ITO/P3HT/GaSe9 presents the largest range in energy of absorption region. Electrical measurements performed by two electrods were made at the devices ITO/GaSe9/Al, ITO/P3HT/A1 and ITO/P3HT/GaSe9/Al, observing the electrical behavior in dark and over light of the devices. Due to the observed characteristics, for the photodeteetor device ITO/P3HT/GaSe9/Al, it was also studied its electrical behavior as a function of the light intensity. KEYWORDS: Amorphous, Semiconductor Alloys, XRD, EXAFS, XPS. DSC, Photoacoustic, Photodetector, Hybrid device.

Orientador: Prof. Dr. Kleber Daum Machado / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Física. Defesa: Curitiba, 06/08/2015 / Inclui referências : f. 51-55 / Resumo: Este trabalho apresenta um estudo a respeito da produção e caracterização da liga calcogênica amorfa Se8P2. Para a produção da liga utilizou-se a técnica de moagem mecânica. As propriedades físicas da liga foram caracterizadas através das técnicas EXAFS, difração de raios x (DRX), espectroscopia Raman e também técnicas baseadas no efeito fotoacústico, além disso, foram realizadas simulações estruturais utilizando o método de Monte Carlo Reverso (MCR). Com a utilização de medidas XAFS e o fator de estrutura total obtido com medidas de difração de raios x nas simulações de MCR foi possível determinar propriedades estruturais da liga Se8P2, tais como números médios de coordenação e distâncias interatômicas médias, as funções de distribuição dos ângulos de ligações e as funções de distribuição parciais gij(r). E através das medidas XAFS e difração de raios x foi obtido informações a respeito da liga amorfa. As simulações de Monte Carlo Reverso também forneceram informações a respeito da frequência relativa de pares. Informações a respeito dos modos vibracionais da liga foram determinados utilizando espectroscopia Raman. Para medidas utilizando o efeito fotoacústico foram realizadas duas montagens experimentais diferentes, a célula fotoacústica aberta e a espectroscopia fotoacústica , e através delas foi possível obter a difusividade térmica e a energia de gap óptico da liga Se8P2. Amorfo, Ligas Semicondutora, DRX, EXAFS, espectroscopia Raman, Monte Carlo Reverso, Fotoacústica. / Abstract: This work presents a study about the production characterization of the chalcogenic amorphous Se8P2 alloy. The Mechanical Alloying technique was used to prepare the alloy, and some of its physical properties were characterized using EXAFS, x-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy techniques and also techniques based on the photoacoustic effect. Structural simulations based on the Reverse Monte Carlo (RMC) method were also performed. The use of EXAFS measurements and the total structure factor obtained from x-ray diffraction measurements in RMC simulations allowed the determination of strutural properties of Se8P2, such as average coordination numbers and interatomic distances, bondangle distribution functions and the partial distribution functions gij(r). EXAFS and XRD also confirmed the amorphization of the alloy. The RMC simulations also provided information about the relative frequency of interatomic pairs. The vibrational modes of Se8P2 were obtained using Raman spectroscopy. Two setups were used to obtain information using the photoacoustic effect, the open photoacustic cell and the setup for photoacoustic spectroscopy measurements. Through them the thermal difusivity and the optical gap of Se8P2 were obtained. Amorphous, Semiconductor Alloys, XRD, EXAFS, Raman spectroscopy, Reverse Monte Carlo, Photoacoustic.

Orientador: Ivan Emilio Chambouleyron / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-23T10:28:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mulato_Marcelo_D.pdf: 4181892 bytes, checksum: 65350b82e33009c7980b9abd8c137f68 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Neste trabalho apresentamos um estudo da cristalização de semicondutores amorfos utilizando pulsos de curta duração (da ordem de 5-7 ns) do segundo harmônico (l = 532 nm) de um laser de Nd:Yag. O principal material estudado foi o germânio amorfo (a-Ge), sendo que também se desenvolveu estudo comparativo com o material hidrogenado (a-Ge:H), e suas ligas com silício (a-SiGe) e nitrogênio (a-GeN). Através de medidas de reflexão resolvida no tempo determinou-se as dosagens de radiação para transição para o estado líquido e também para danificação da superfície do a-Ge, sendo estes 36 mJ/cm2 e 66 mJ/cm2, respectivamente. Análises de espectroscopia Raman indicam que o material final possui uma distribuição de tamanhos de cristais entre 5 e 20 nm dependendo da intensidade do laser incidente, sendo esse efeito sobre os espectros mais importante do que possíveis tensões internas. O tamanho relativamente pequeno dos cristais obtidos não parece ser função do comprimento de onda do laser utilizado, e nem da temperatura do substrato (entre ambiente e 350ºC). Mostra-se que a rápida evolução dos átomos de hidrogênio após a transição do material para o estado líquido ocasiona uma disrupção da superfície da amostra com formação de uma membrana cristalina auto-sustentada, a qual possui espessura de 110 nm. No caso das ligas a-SiGe não se observa efeito de segregação após a cristalização. Nas ligas a-GeN não se detectou a presença de nitrogênio, de modo que este último parece desligar-se da matriz de germânio. Provamos que é possível a cristalização seletiva de a-Ge, com a obtenção de estruturas periódicas (linhas e pontos) com períodos micrométricos, através da interferência de dois e três feixes de Nd:Yag na superfície da amostra. As estruturas possuem uma rugosidade superficial de até 50 nm e os pequenos cristais parecem estar fracamente ligados. Isso é comprovado com o uso de plasma-etching, o qual remove preferencialmente as regiões cristalinas. O uso de tratamento térmico pode fazer com que os pontos cristalinos cresçam em tamanho até a coalescência, produzindo-se grandes áreas cristalinas a temperaturas inferiores a 450 ºC / Abstract: We have investigated the laser induced crystallization of amorphous semiconductors using short-pulses (5-7 ns wide) from the second harmonic (l = 532 nm) of a Nd:Yag laser source. The main studied material was the amorphous germanium (a-Ge), while some alloys like its hydrogenated counterpart (a-Ge:H), silicon-germanium (a-SiGe) and germanium nitride (a-GeN) were also used for comparisons. We have used time resolved reflection measurements to determine the thresholds for melting (36 m.J/cm2) and for damaging of the surface of the sample (66 m.J/cm2). Analysis of Raman scattering experiments show that the grain size distribution (between 5 and 20 nm) in polycrystalline material varies with the laser intensity .The effect of the grain size distribution on the Raman spectrum is more important than stress effects. The relative small size of the final grains is neither a function of the incoming laser wavelength nor of the substrate temperature (from room temperature up to 350 ºC). The fast hydrogen effusion during laser processing of a-Ge:H leads to a disruption of the top surface layer, leading to the formation of a self-suported 110-nm thick crystalline membrane. No segregation effects were observed after laser crystallization of a-SiGe, while it seems that no nitrogen remains bonded in the germanium matrix after the crystallization of a-GeN. We prove that it is possible to selectively crystallize a-Ge to obtain periodic arrays of micrometer-sized stripes and dots, by using the interference of two and three laser beams on the surface of the sample, respectively. The dots-array structure shows an increased surface roughness of about 50-nm, and the small crystallites seem to be weakly bonded or connected. This is corroborated by the use of plasma-etching, which removes preferentially the crystallized structures. We demonstrate that the original dots-array can be used as seeds for solid-phase growth of large crystalline areas upon thermal annealing bellow 450 ºC .The dots growth until complete coalescence, thus providing a way to crystallize large areas at low temperatures / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientador: Ivan Emilio Chambouleyron / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica "Gleb Wataghin" / Made available in DSpace on 2018-07-27T16:59:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Reis_FrancoiseToledo_D.pdf: 928680 bytes, checksum: cd338da315f0b09e3466dba9394456d5 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Nesta tese apresentamos um estudo da dependência da fotocondutividade, I P C, com a temperatura, T, em filmes finos de a-Ge:H intrínsecos e dopados tipo p, com gálio e tipo n, com arsênio, crescidas por rf-sputtering no Laboratório de Pesquisas Fotovoltáicas do IFGW/Unicamp. Foram realizados quatro tipos de medidas nas amostras: (i) I P C em função da frequência de iluminação, para diferentes temperaturas, (ii) I P C em função da energia do fóton, para diferentes T, (iii) I P C em função de T, para energia de fóton fixa, e (iv) I P C em função da intensidade de iluminação, para diferentes T. A partir das medidas de fotocondutividade espectral observamos a diminuição da energia de Urbach, Eo, com a diminuição de T em uma amostra de a-Ge:H intrínseca, consistentemente com resultados de medidas de EXAFS (Extended X-Ray Absorption Fine Structure), evidenciando a presença de duas contribuições para Eo, a primeira da desordem estática, ou topológica do material e a segunda da desordem térmica, que se acentua com o aumento de T. Em medidas de IPC em função de T, observamos a presença de 3 regiões distintas: (I) para T < 40K, em todas as séries de amostras analisadas IPC é muito pouco ativada com T, com energias de ativação menores do que 1.5 meV, o que é compatível com um mecanismo de transporte por hopping entre estados localizados das caudas de banda próximos em distância (NNH, nearest-neighbour hopping); (II) para 150K < T < 260K, todas as amostras analisadas apresentam um comportamento ativado de IPC com T, com energias de ativação entre 102 - 167 meV, compatíveis tanto com um mecanismo de transporte do tipo hopping entre estados localizados das caudas de banda menos profundos dentro do pseudo-gap do material, como com transporte por estados estendidos próximos das bordas das bandas; e (III) para T > 260K, observamos a presença de thermal quenching, TQ, da fotocondutividade na amostra intrínseca, em todas as amostras da série dopada com As e nas amostras mais levemente dopadas com Ga. Nas demais amostras da série de Ga, o TQ é bem menos evidente, com a presença de ombros, ou platôs, em lugar de uma queda da fotocondutividade com o aumento de T. Tanto a posição da temperatura de início de TQ, como sua intensidade variam com a dopagem. Em medidas de IPC em função do fluxo de fótons, para diferentes T, observamos um comportamento do tipo I P C a Fg. Em todas as amostras observamos a presença de um gmín correspondente a um Tmín, cujos valores variam com a dopagem. De modo geral, gmín e Tmín são máximos em amostras compensadas e decrescem à medida em que a energia de Fermi se desloca desde o meio do pseudo-gap em direção às bordas das bandas de valência (dopagem tipo p) e de condução (dopagem tipo n). Em nossa explicação fenomenológica, consideramos que gmín e Tmín são a consequência de uma competição entre uma mobilidade de deriva (drift) de portadores ativada termicamente, e as variações na densidade de centros de recombinação resultantes da dopagem e da mudança de temperatura / Abstract: In this thesis we present a study of the dependence of the photoconductivity, I P C, with temperature, T, in intrinsic and Ga- (p-type) and As- (n-type) doped a-Ge:H thin films, deposited by the rf-sputtering technique in the Photovoltaics Research Laboratory of the IFGW/Unicamp. Four types of measurements were realized on samples: (i) I P C as a function of the illumination frequency, for different temperatures, (ii) I P C as a function of the photon energy, for different T, (iii) I P C as a function of T, for fixed photon energy, and (iv) I P C as a funtion of the illumination intensity, for different T. From the spectral response of the intrinsic a-Ge:H sample, we observed a decrease of the Urbach energy, Eo, with the decrease of T, consistently with results on EXAFS (Extended X-Ray Absorption Fine Structure) measurements, which emphasize the presence of two major contributions to Eo, one from the static, or topological disorder, and the other from the thermal disorder, which is enhanced with increasing T. From the measurements of IPC as a function of T, we noticed the presence of 3 distinct regions: (I) for T < 40K, in all the analyzed samples IPC is poorly activated with T, with activation energies less than 1.5 meV, which is compatible with a transport mechanism by hopping between nearest neighbours band tail localized states (NNH, nearest-neighbour hopping); (II) for 150K < T < 260K, all the samples present an activated behavior of IPC with T, with activation energies between 102 - 167 meV, consistently with either a transport mechanism by hopping between shallow band tail localized states, or a transport by extended states close to the band edges; and (III) for T > 260K, we observed the presence of thermal quenching, TQ, of the photoconductivity in the intrinsic sample, in all the As-doped a-Ge:H samples and in the most lightly Ga-doped a-Ge:H samples. In the remaining Ga-doped samples, TQ is less evident, instead we noticed the presence of a shoulder, or plateau. Both the TQ onset temperature and its intensity vary with doping. In measurements of I P C as a function of the photon flux, for different T, we observed an I P C a Fg behavior. In all samples a gmín corresponding to a Tmín was measured. Both gmín e Tmín values vary with doping. Generally, gmín e Tmín are maxima in compensated samples and decrease as the Fermi energy is shifted from midgap either to the valence (p-type doping) or conduction (n-type doping) band edges. In our phenomenological explanation, we consider gmín e Tmín as a consequence of the competition between the carriers thermally activated drift mobility, and the variations in the density of recombination centers, due to doping and temperature changes / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientador: Franscisco das Chagas Marques / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-01T15:18:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LimaJunior_MauricioMoraisde_D.pdf: 3032491 bytes, checksum: 95aad109035608772248fea15335d2af (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Nesse trabalho de tese, apresentamos, pela primeira vez, medidas de ressonância de spin eletrônico induzida por luz (light-induced electron spin resonance, LESR) em a-Ge:H. O sinal obtido foi atribuído à presença de dois diferentes centros associados a: 1) elétrons armadilhados na cauda da banda de condução e 2) buracos armadilhados na cauda da banda de valência. Realizamos, também um estudo da cinética de recombinação desses portadores através da dependência temporal do sinal de LESR. Verificamos que a recombinação ocorre por meio de pares distantes (não geminada) e que o mecanismo é muito similar ao encontrado para a-Si:H. Além disso, estudamos os espectros de ESR e LESR para m c-Si:H. Uma interpretação alternativa para os sinais previamente observados foi proposta. A medida de ESR no escuro foi simulada utilizando um espectro de padrão de pó para um único centro com simetria axial. Os valores dos parâmetros utilizados que melhor simulam a curva experimental são g// = 2.0096 e g^ = 2.0031, com uma forma de linha gaussiana de 3 G. Foi sugerido que esse centro, originalmente atribuído a ligações pendentes de silício, esteja na verdade relacionado com defeitos na fase cristalina do material. Para o sinal de LESR, que vem sendo atribuído exclusivamente a elétrons (ou na banda de condução ou presos em caudas de condução), foi encontrado que está possivelmente composto de dois diferentes centros; relacionados com elétrons e buracos presos em caudas de condução e de valência, respectivamente. Finalmente, estudamos uma série de amostras de a-Si:H, preparadas por rf-co-sputtering, dopadas com boro. A variação nos valores da energia de ativação e da condutividade à temperatura obtida é similar à conseguida por outras técnicas de preparação. Entretanto, por apresentar uma grande quantidade de ligações pendentes, nosso material necessita de uma incorporação muito superior de boro, a fim de que se obtenha um deslocamento apreciável no nível de Fermi. Por causa disso, a produção de ligações pendentes, devido à dopagem em nossas amostras, não segue o mesmo comportamento que ocorre em filmes de a-Si:H preparados por PECVD. Em vez de estarem associadas à incorporação de impurezas carregadas, as ligações pendentes são criadas, no nosso caso, pela desordem gerada pela introdução de grandes quantidades de boro nas amostras, através de um mecanismo de conversão espontânea de ligações fracas em ligações pendentes / Abstract: In this thesis, we present for the first time light-induced electron spin resonance, LESR, measurements in a-Ge:H. The signal consists of two different centers: 1) assigned to electrons trapped in conduction band tails; and 2) holes trapped in valence band tails. We also have performed a recombination kinetics study based on the LESR time response. We have found that the process is mainly due to distant-pair recombination in a way very similar to that one reported for a-Si:H. ESR and LESR measurements were also performed in mc-Si:H. An alternative interpretation for the resultant spectra was given. The signal, which appears in the dark, was reproduced using a powder pattern simulation of a single center with axial symmetry. The values found to the g tensor are g// = 2.0096 e g^ = 2.0031. This center seems to be related with defects in the crystal phase instead of dangling bonds (as suggested before). The LESR signal, on the other hand, is explained by a sum of two different centers: 1) related with electrons in conduction band tails; and 2) related with holes in valence band tails. Finally, a series of boron doped hydrogenated amorphous silicon, a-Si:H(B), prepared by rf-co-sputtering, was investigated. The variation obtained in the activation energy and room temperature conductivity was about the same reported for samples prepared by other techniques. However, since our sample has a much higher amount of dangling bonds, we need to incorporate a much higher amount of boron, in order to shift the Fermi level noticeable. As a consequence, the production of dangling bonds due to doping does not follow the same trend of PECVD samples. In our case, it is related with the disorder produced by the introduction of the large amount of boron in the network in instead of been related with the incorporation of charged impurities / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientador: Ivan Chambouleyron / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica "Gleb Wataghin" / Made available in DSpace on 2018-07-24T17:31:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CampomanesSantana_RicardoRobinson_D.pdf: 2726830 bytes, checksum: 62a7b61b535508ccdba8a0dcaab28e19 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Neste trabalho são apresentadas e discutidas diversas informações relativas às propriedades estruturais e optoeletrônicas de filmes dopados tipo-n de a-Ge:H, usando impurezas de p e As (fontes sólidas) e N (usando o gás NH3). Também foram estudadas as mudanças estruturais no a-Ge:H induzidos pelo N, numa faixa de concentrações de nitrogênio de ~2-6 at. %. As amostras foram crescidas por rf- sputtering. Como técnicas de caracterização utilizaram-se medidas de condutividade no escuro e fotodeflexão (PDS) e espectroscopias de transmissão óptica (na faixa NIR- VIS) e infravermelho. No que se refere ao estudo da dopagern, foi confirmada a dopagem ativa do a- Ge:H com P e As usando pela primeira vez fontes sólidas como dopantes. Observaram-se variações da energia de ativação de ~0.3 eV e aumento da condutividade a temperatura ambiente de ~ 3 ordens de grandeza, para as três impurezas utilizadas. O As mostrou-se ser o dopante menos eficaz. Em relação ao segundo estudo, encontrou-se que o nitrogênio prefere incorporar-se nos filmes na forma de radicais NH e NH2 e foi sugerido que esses radicais induzem a formação de cavidades no material. Foi observado pela primeira vez o deslocamento da freqüência de vibração Ge-H stretching surface-like para menores energias, fato explicado como sendo devido à diminuição do volume médio das cavidades em função da concentração de nitrogênio / Abstract: In this work several informations are presented and discussed about structura1 and optoelectronic properties of doped samples of hydrogenated amorphous germanium (a-Ge:H) using P, As (solid sources) and N (using NH3) as doping impurities. In addition, we studied structura1 changes of a-Ge:H induced by N, in the nitrogen concentration range of ~2-6 at. %. The samples were deposited by rf- sputtering and characterized by Photothermal Deflection Spectroscopy (PDS), optical transmission spectroscopy in the Near InfraRed- Visible and lnfraRed and measurements of dark conductivity. With respect to doping, the active doping of a-Ge:H was confirmed for the first time by using solid sources of P and As as impurities. We observed activation energy changes about ~0.3 eV and a room temperature conductivity increase of about ~3 orders of magnitude for the three impurities used. Arsenic showed to be the less efficient dopant. In relation with the second study, we found the preferential incorporation of N as NH and NH2 radicals and we suggest that these radicals induce the creation of cavities in the material. We observed for the first time a shift of the vibration frequency of a-Ge:H stretching surface-like to lower energies, this fact was explained as being due to decreasing of the average void volume as a function of the nitrogen concentration / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientadores: Ivan Chambouleyron, David Comedi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-25T09:07:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Origo_FabioDondeo_M.pdf: 1627778 bytes, checksum: 95bb1419964a8e013e78b7f18f9c85f0 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Neste trabalho, apresentamos resultados experimentais de filmes de germânio amorfo hidrogenado, que são relacionados com a influência de parâmetros de deposição como temperatura do substrato, hidrogenação da amostra, taxa de deposição e bombardeamento in situ. As amostras foram depositadas pela técnica de Ion Assisted Ion Beam Sputtering, na qual os parâmetros de deposição são praticamente independentes ( ao contrário das técnicas usuais como glow discharge, rf e magnetron Sputtering). Desta forma, ao invés de se tratar de um trabalho de otimização, esta é uma pesquisa para compreensão da influência dos parâmetros de deposição nas propriedades das amostras. As técnicas experimentais utilizadas na caracterização dos filmes são Espectroscopía de infravermelho, Espectroscopía de 'visível' e Espectroscopía de deflexão fototérmica (PDS). Os resultados indicam que a taxa de deposição exerce pouca influência nas propriedades medidas. A hidrogenação gera diminuição da densidade de defeitos e abertura do gap . O bombardeamento in situ dos filmes de a-Ge:H proporciona aumento da quantidade de grande voids, de acordo com o aumento do parâmetro de microestrutura da amostra, obtido a partir da análise de infravermelho. Verificamos que amostras sem pico de absorção surface-like podem ser obtidas removendo-se o bombardeamento assistido na deposição / Abstract: Not informed. / Mestrado / Física / Mestre em Física

Orientador: Ivan Chambouleyron / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-14T21:11:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marques_FranciscodasChagas_D.pdf: 4051528 bytes, checksum: 53a874a9b3943238fdbb05929c61eb88 (MD5) Previous issue date: 1989 / Resumo: Neste trabalho apresentamos novos resultados relativos às propriedades semicondutoras de ligas amorfas hidrogenadas de germânio. Além das condições de preparação, reportamos também suas propriedades ópticas e de transporte. em função da composição dos materiais. Pela primeira vez é apresentado um estudo sobre as propriedades estruturais e optoeletrônicas de filmes não estequiométricos, com banda proibida variável, de nitreto de germânio e ligas de germânio estanho preparados por rf sputtering e rf glow discharge. Alguns dos resultados mais importantes relativos às ligas de germânio-estanho são: a) A incorporação de Sn na rede do germânio diminui a banda proibida numa taxa constante de aproximadamente 12 meV/(at.% Sn); b) As amostras hidrogenadas possuem condutividade no escuro do tipo ativado; c) dependendo da temperatura de deposição e da presença de hidrogênio, pode ocorrer segregação de estanho metálico, d) Não foram detectadas bandas de vibração no infravermelho (entre 400 e 4000 cm-1) relativas às ligações Sn-H; e) sob as condições de preparação adotadas, todos os átomos de estanho parecem se ligar à rede do a-Ge numa configuração covalente tetragonal. Com relação às ligas de nitreto de germânio, os principais resultados são: a) A incorporação de nitrogênio aumenta a banda proibida da rede do germânio. Dependendo do método e das condições de preparação foram obtidos valores entre 0.7 a 3.6 eV; b) uma pequena quantidade de nitrogênio é suficiente para eliminar completamente a banda de absorção relativa à vibração Ge-H no espectro de infravermelho; c) a distância interatômica entre Ge e N foi determinada em 1.83 Þ, e não depende do conteúdo de nitrogênio. São apresentados ainda vários outros resultados relativos às ligas acima, assim como novos fatores relativos às propriedades ópticas e de transporte de germânio amorfo e ligas de silício germânio / Abstract: In this work some new features concerning the semiconductor properties of hydrogenated amorphous germanium alloys are presented. Together with the preparation conditions leading to these amorphous semiconductors, the dependence of their optical and transport properties as a function of material composition is reported. We report for the first time a study on the structural and optoelectronic properties of non-stoichiometric, variable band gap. germanium nitride and germanium tin films prepared by the rf sputtering and rf glow discharge methods. Some important findings concerning the a-Ge:Sn alloys follow: a) The incorporation of Sn atoms into the a-Ge network narrows the pseudo gap with a constant rate of approximately 12 meV/at% tin; b) the hydrogenated samples show an activated type, dark conductivity; c) depending on the deposition temperature and the presence of hydrogen, metallic segregation may occur; d) no Sn-H vibrations were detected in hydrogenated films in the 400-4000 cm-1 infrared range; e) under the preparation conditions reported here, all Sn atoms appear to bond to the a-Ge network in a covalent, tetrahedral configuration. Concerning the germanium nitride alloys the main findings are: a) Nitrogen incorporation widens the band gap of the Ge network. Values in the 0.7- 3.6 eV range are obtained. depending on the method and on the preparation conditions; b) a small nitrogen content, in the alloy is enough to eliminate completely the Ge-H absorption band in the infrared spectra; c) the interatomic distance between Ge and N is found to be 1.83 Þ, and does not, depend on the nitrogen content. Several other properties concerning the above two alloys, as well as new features concerning the optical and transport, properties of amorphous germanium and silicon germanium alloys, are discussed. / Doutorado / Física / Doutor em Ciências