Orientador: Ivan E. Chambouleyron / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-03T23:11:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Origo_FabioDondeo_D.pdf: 2612005 bytes, checksum: 49cccd9932debc21d33d8d86b82f22d2 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Neste trabalho se estudou pela primeira vez a cristalização e a epitaxia por laser pulsado para a obtenção de filmes de SixG e1-x(x = 0, 0.1, 0,25, 0,5, 0,75 e 1) sobre substratos de GaAs. Foram utilizados pulsos de laser de Nd:Yag ¿ l =532 nm ¿ com duração de 7ns e spot size de 2 a 3 mm. Camadas ou multicamadas amorfas de Ge, Si ou SiGe foram depositadas por , Ion Beam Sputtering sobre substratos epiready e não epiready de GaAs (100) à temperatura de 200 ºC. A espessura total dos filmes depositados era da ordem de 100 nm. Mostramos a eficácia da remoção de óxidos superficiais do GaAs (Ga2O3, As2O3 e As2O5) e contaminantes (C) através do bombardeamento do GaAs por feixe de H2+ (30 eV) após aquecimento a 350ºC. Demonstramos que filmes de a-Si0.1Ge0.9:H depositados com gás Kr são mais compactos que aqueles produzidos com Ar devido ao efeito de bombardeamento por partículas refletidas no alvo e por essa razão todos os filmes preparados para cristalização foram produzidos com Kr. Após irradiação com pulso entre 70 e 170 mJ, os filmes de Ge depositados sobre GaAs foram completamente liquefeitos por intervalo de até 20 ns e foram cristalizados. Dentro da área irradiada, quatro regiões foram identificadas, em ordem crescente da fluência ¿F- do laser: A) material que permaneceu amorfo (F<400 mJ/cm2), B) região policristalina (400 mJ/cm2 <F<900 mJ/cm2 ), C) região epitaxial com pouca mistura com o substrato (900 mJ/cm 2 <F<1100 mJ/cm2 ), região epitaxial com muita mistura (1100 mJ/cm2 <F<1300 mJ/cm2). O bombardeamento de uma certa região por múltiplos pulsos gera aumento da mistura com o substrato e a cristalização na forma policristalina. Os filmes multicamadas Si/Ge foram uniformemente misturados após a irradiação do laser, se transformando em filmes de SixGe1-x, com a composição esperada (x=0,25, 0,50, 0,75). Os filmes de SiGe cristalizados por laser apresentam as mesmas quatro regiões observadas em Ge. Observamos epitaxia para ligas com até 25% de Si. Para x=0,5 o material resultante é policristalino com grãos seguindo preferencialmente a orientação do substrato. Para maiores valores de x o material resultante é policristalino / Abstract: In this work we studied, for the first time, the pulsed laser crystallization and epitaxy of SixGe1-x films (x = 0, 0.1, 0,25, 0,5, 0,75 and 1) on GaAs substrates. Nd:Yag laser pulses ( g =532 nm), 7 ns wide and 2 to 3 mm spot size, were applied. Amorphous layers and multilayers of Ge, Si or SiGe were deposited, by Ion Beam Sputtering, on epiready and nonepiready GaAs (100) substrates at 200ºC. The total thicknesses are close to 100 nm. We have shown the efficacy of superficial oxide removal (Ga2O3, As2O3 and As2 O5) and contaminants (C) bombarding the substrate surface with H2+ beam (30 eV) after heating at 350ºC. We demonstrated that a-Si0.1Ge0.9:H films deposited with Kr are more compact than those produced with Ar due to the bombardment effect by particles reflected on the target; therefore, all the films prepared for laser crystallization were deposited with Kr. After laser irradiation with 70mJ-170 mJ pulses, the SiGe films were completely liquefied up to 20 ns and crystallized. Inside the irradiated area, four different regions were identified according to the increasing of laser fluency - F: A) amorphous material (F<400 mJ/cm2 ); B) polycrystalline material (400 mJ/cm2 <F<900 mJ/cm2 ); C) epitaxial material presenting low mixture with the substrate (900 mJ/cm2 <F<1100 mJ/cm2 ); D) epitaxial material presenting high mixture with the substrate (1100 mJ/cm2 <F<1300 mJ/cm2). The multiple irradiation of an area produces an increase in the mixture with the substrate components (Ga, As) and generates polycrystalline material. The Si/Ge multilayers were completely mixed after laser irradiation, forming SixGe1-x films with the expected composition (x=0,25, 0,50, 0,75).The SixGe1-x laser crystallized films present the same four regions as observed in Ge films. Epitaxial films were obtained for x up to 0,25. For x=0,5, crystallized films are polycrystalline with highly oriented grains. For higher Si content, laser crystallized SiGe films are polycrystalline / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientador: Eliermes Arraes Meneses / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-14T21:40:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mendonca_CesarAugustoCurvellode_M.pdf: 1779771 bytes, checksum: d1a5e39ca7e4da8c9f3213d9f403a4db (MD5) Previous issue date: 1987 / Resumo: Foram feitas medidas de fotoluminescência em regime de baixo nível de excitação ótica e baixas temperaturas (< 2K). Os objetivos deste trabalho foram a caracterização e o estudo de algumas amostras de Arseneto de Gálio(GaAs), crescidas por Epitaxia por Feixe Molecular(MBE) não dopadas, e outras crescidas por Epitaxia de Fase Líquida(LPE) dopadas com Estanho(Sn). Nas primeiras, a baixa eficiência quântica de emissão das linhas excitônicas foram associadas à possível existência de grande concentração de defeitos gerados no processo de crescimento. Por outro lado, observamos alta Intensidade para linhas atribuídas a transições envolvendo impurezas aceitadoras, as quais apontaram para a presença de altas concentrações de Carbono no material. Nas últimas verificamos, através do espectro, a presença de impurezas aceitadoras de Zinco, Carbono e Estanho. Focalizamos principalmente o nível aceitador profundo introduzido no "gap" do GaAs, pelo Sn, através das transições ocorridas a partir do complexo exciton ligado à impureza (Snº, X) e banda impureza (e, Snº). Um cálculo para energia de ligação do complexo foi proposto, considerando-se uma renormalização dos valores da massa efetiva de buraco, m*b, e da constante dielétrica / Abstract: Photoluminescence measurements have been performed under low excitation levels and low temperatures (< 2K). The main goals in this work has been the characterization and the study of some samples of undoped Gallium Arsenide (GaAs), grown in a Molecular Bean Epitaxy (MBE) system, and Liquid-Phase-Epitaxy(LPE) GaAs, which were intentionally doped with Tin(Sn). In the former the low emission quantum efficiency of the excitonic lines has been related to the possible existence of a high concentration of defects, generated in the growth process. On the other hand, the high intensity observed in those lines attributed to transitions involving acceptor impurities, pointed to the presence of high concentrations of Carbon in this material. In the latter, the presence of acceptor impurities as Zinc, Carbon and Tin has been verified. We foccused most of our attention at the deep acceptor level, in the gap, due to Sn in GaAs through the transitions from the excitonic complex (Snº, X) and band impurity (e, Snº). A calculation of the binding energy of this complex has been proposed, taking into account a renormalization of the hole effective mass, m*h, and dielectric constant / Mestrado / Física / Mestre em Física

Orientador: Lisandro Pavie Cardoso / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-03T14:48:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Chiaramonte_Thalita_M.pdf: 4831027 bytes, checksum: 32cfe64b3eb0e0ea61448b5fa3d8fda2 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Técnicas de Difração de Raios-X foram utilizadas com o objetivo de caracterizar as propriedades mecânicas de filmes finos e multicamadas de TiO2 e TiNxOy, com diferentes espessuras, crescidas por deposição química de organometálicos em fase vapor a baixa pressão (LP-MOCVD) sobre substratos de Si(001) e Al2O3(012) (safira). Foram realizadas experiências com refletometria de raios-X e microscopia de força atômica para uma inicial caracterização estrutural das amostras. O mapeamento do ângulo de Bragg com a medida do raio de curvatura do substrato permitiu a determinção da natureza e valor das tensões mecânicas geradas pela deposição dos filmes finos sobre os substratos. Para filmes finos de TiO2 e TiNO foram determinados valores de tensão da ordem de 109 e 1010 N/m2 , para substratos de Si(001) e Al2 O3(012), respectivamente. Tensões compressivas (amostras sobresafira) e compressivas passando para trativas (amostras sobre silício) com o aumento da espessura foram determinadas. No entanto, usando o método desenvolvido baseado na difração múltipla de raios-X (DM), tensões trativas (filmes de TiO2) e compressivas (TiNO) foram obtidas para as mesmas amostras sobre Si. A DM permitiu mostrar que a interface do filme/substrato torna-se mais imperfeita com o aumento da espessura dos filmes de (TiO2 e TiNO) e alcançam um valor de saturação para filmes acima de 150 ° A. Além disso, a caracterização da primeira estrutura epitaxial TiO2/TiNxOy(dopagem-d) depositada sobre TiO2(110) confirmou o crescimento epitaxial da amostra com boa qualidade de interfaces, permitiu determinar a espessura das camadas de TiO2 (850 ° A) e mostrou boa perfeição cristalina (largura mosaico de 15") na interface estrutura/substrato / Abstract: X-ray Diffraction techniques were used in this work aiming to characterize mechanical properties of TiO2 and TiNO multi-layers grown by LP-MOCVD with different thicknesses on Si(001) and Al2 O3(012) (sapphire) substrates. Measurements using x-ray reflectivity and atomic force microscopy provided the preliminary structural sample characterization. Bragg angle mapping via substrate curvature radius measurement allow the determination of the mechanical strain value and type induced during the film deposition process. Strain of the order of 109 and 1010 N/m2were obtained for TiO2 and TiNO films on Si(001) and Al2 O3(012), respectively. Compressive strain (samples on sapphire) and compressive turning to tensile as a function of the film thickness (samples on Si) were determined. However, by using the developed method based on x-ray multiple diffraction on the same samples on Si, tensile (TiO2) and compressive (TiNO) strains were obtained. The multiple diffraction allows to show that the film/substrate interface becomes more imperfect for thicker films (TiO2 and TiNO) and reaches a plateau (saturation) around 65" for film thickness above 150 ° A. Furthermore, the characterization of the first epitaxial structure Ti O2/TiNO(d-doping) on TiO2(110) has confirmed the epitaxial growth with good quality interfaces, has allowed to obtain the TiO2 layer thickness (850 ° A) and also, has shown good crystalline perfection (mosaic spread 15") of the structure/substrate interface / Mestrado / Física / Mestra em Física

Submitted by Ziani DE SOUZA SCHIABER (zianisouza@yahoo.com.br) on 2016-05-02T20:43:07Z No. of bitstreams: 1 Tese_Final_Ziani_Schiaber.pdf: 4224142 bytes, checksum: 63114f480403729da0d811c82872c3cc (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-05-04T19:24:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 schiaber_zs_dr_bauru.pdf: 4224142 bytes, checksum: 63114f480403729da0d811c82872c3cc (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-04T19:24:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 schiaber_zs_dr_bauru.pdf: 4224142 bytes, checksum: 63114f480403729da0d811c82872c3cc (MD5) Previous issue date: 2016-04-19 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Nanosestruturas de GaN destacam-se devido à baixa densidade de defeitos e consequentemente alta qualidade estrutural e óptica quando comparadas ao material em forma de filme. O entendimento dos mecanismos de formação de nanofios e nanocolunas de GaN por diferentes técnicas é fundamental do ponto de vista da ciência básica e também para o aprimoramento da fabricação de dispositivos eletrônicos e optoeletrônicos baseados nesse material. Neste trabalho discorre-se sobre a preparação e caracterização de nanofios e nanoestruturas de GaN pelas técnicas de epitaxia por magnetron sputtering e epitaxia por feixe molecular em diferentes tipos de substratos. Pela técnica de epitaxia por magnetron sputtering foram obtidos nanocristais e nanocolunas de GaN, além de uma região com camada compacta. Visando criar uma atmosfera propícia para o crescimento de nanoestruturas de GaN não coalescida, atmosfera de N2 puro e um anteparo, situado entre o alvo e o porta-substratos, foram utilizados. O anteparo causou diferença no fluxo incidente de gálio no substrato, ocasionando a formação de diferentes tipos de estruturas. A caracterização das amostras se deu principalmente através de medidas de microscopia eletrônica de varredura, difração de raios X e espectroscopia de fotoluminescência. As nanocolunas, de 220 nm de altura, foram formadas na região distante 2 mm do centro da sombra geométrica do orifício do anteparo e apresentaram orientação [001] perpendicular ao substrato, comumente encontrada em nanofios de GaN depositados por MBE. Em relação aos nanofios obtidos pela técnica de MBE, investigou-se a possibilidade de controlar a densidade de nanofios através de uma camada de Si sobre o GaN–Ga polar visando inibir a coalescência. Diferentes quantidades de Si foram depositadas e a densidade dos nanofios foi diferenciada significativamente. Os nanofios apresentaram densidade média de 108 nanofios/cm2 com 0,60 nm de espessura da camada de Si. Espessuras menores não resultaram no crescimento de nanofios, porém espessuras superiores causaram uma alta densidade de nanofios de 1010 nanofios/cm2 que permaneceu constante, independentemente do tempo de deposição. Medidas de polo por difração de raios X evidenciaram que os nanofios nuclearam-se orientados e em uma camada cristalina de Si ou SixNy. Experimentos de ataque químico com KOH indicaram a polaridade N para o nanofio e as medidas de difração por feixe convergente confirmaram a polaridade de N para o nanofio e Ga para a buffer layer. Os resultados obtidos neste trabalho permitiram um melhor entendimento da nucleação e dos mecanismos de formação de nanoestruturas de GaN, viabilizando maior controle das características dessas nanoestruturas produzidas. / GaN nanowires and nanocolumns stand out due to the low defect density and high structural and optical quality compared to the corresponding thin films. The understanding of the formation mechanism of the different GaN structures using different techniques is critical to improving the manufacture of the electronic and optoelectronic devices based on this material. This thesis focuses on the preparation and characterization of GaN nanowires and nanostructures. The molecular bem epitaxy (MBE) and magnetron sputtering epitaxy (MSE) were used and different substrates were tested. Concerning GaN nanocrystals and nanocolumns obtained by MSE, optimization of the deposition conditions was necessary in order to produce non-coalesced GaN nanostructures. The best conditions were: pure N2 atmosphere, silicon substrate, and a perforated screen placed between the target and the substrate holder. The later produced differences on the Ga flow to the substrate, inducing the formation of different structures, depending on the position of growth spot. Samples were characterized using scanning electron microscopy, X-ray diffraction and photoluminescence spectroscopy. Nanocolumns were observed, mainly in sites corresponding to a disc of radius 2 mm from the geometric centre of the hole. The columns were oriented with the GaN [001] axis perpendicular to the Si (111) substrate surface, situation which is commonly found in GaN nanowires deposited by MBE. Regarding the nanowires prepared by MBE technique, in order to inhibit coalescence and to investigate the possibility of controlling the numerical density of nanowires, we have used Si cap layers on top of the Ga-polar GaN buffer layer. Different amounts of Si have been deposited, and the density of the nanowires was significantly modified. With Si layer thickness of 0.60 nm, the nanowires had an average density of 108 nanowires/cm2 . Lower thickness did not result in the growth of nanowires, but higher thickness caused a high density of nanowires of 1010 nanowires/cm2 which remained constant regardless of the deposition time. X-ray diffraction pole figures showed that the different nanowires grown up in oriented fashion in a crystalline layer of Si or SixNy. Etching with KOH indicated N polarity for the grown nanowires, in spite of the fact that they were grown using Ga polar GaN buffer layers. Measurements by convergent beam electron diffraction confirmed the N polarity to the nanowire and Ga polarity for the buffer layer. Aspects obtained in this study allowed a better understanding of nucleation and nanostructures formation mechanisms of GaN, enabling greater control of the characteristics of these nanostructures produced. / FAPESP: 2011/22664-2 / FAPESP: 2013/25625-3

Nenhuma / O estudo das correlações entre as propriedades estruturais e magnéticas de filmes finos e ultrafinos é hoje assunto de grande interesse tanto científico como tecnológico, sendo que, dada a disponibilidade de materiais e a importância das aplicações atuais e potenciais, filmes magnéticos compostos por metais e ligas de metais de transição 3d estão entre os materiais mais investigados. O Co é um metal de transição 3d, ferromagnético, e que, em volume, apresenta estrutura hexagonal compacta (hc). Entretanto, tanto esta fase como as fases cúbica de face centrada (cfc) e cúbica de corpo centrado (ccc) podem ser estabilizadas à temperatura ambiente na forma de filmes ultrafinos, ou ainda em forma de estruturas multicamadas, e as propriedades magnéticas dos mesmos apresentam uma complexa correlação com a estrutura cristalina. Existe um grande numero de trabalhos a respeito de Co crescido sobre superfícies de Cu (cfc, parâmetro de rede a = 3,615 Å) e outros monocristais, mas nada há na literatura sobre monocamadas de Co depositadas sobre Cu90Au10, uma liga cfc com parâmetro de rede (3,66 Å) expandido de 1,0% em relação ao Cu. Investigamos aqui o crescimento, em condições de epitaxia de feixe molecular (MBE), e a estrutura de filmes de Co depositados a temperatura ambiente, com espessuras entre uma e cinco monocamadas atômicas (ML) depositadas sobre a superfície (100) da liga Cu90Au10. A composição química e a pureza da superfície do monocristal e dos filmes foram determinadas por espectroscopia de elétrons excitados por raios X (XPS). A cristalinidade da superfície do substrato, bem como a forma de crescimento e a estrutura dos filmes foram determinados por difração de elétrons de baixa e alta energia, LEED e RHEED. A morfologia da superfície do cristal de Cu90Au10(100) e das primeiras monocamadas do filme de cobalto foram determinadas através de medidas de microscopia de varredura por tunelamento (STM). Medidas de magnetometria por efeito Kerr magneto- óptico foram utilizadas para se estabelecer, em caráter preliminar, uma correlação entre a estrutura e o magnetismo dos filmes de Co sobre Cu90Au10(100) Nossos resultados indicam o crescimento de Co com estrutura tetragonal de face centrada (tfc), e uma evolução, com o aumento da espessura de cobalto, de formação de ilhas para crescimento camada a camada. Além disso, nota-se para os filmes de Co uma rápida contração do parâmetro de rede no plano, atingindo aproximadamente 2,5% para ~ 4,0 ML, quando comparado ao substrato de Cu90Au10 (100). Medidas de magnetometria por Efeito Kerr Magneto-ótico indicam magnetização no plano do filme. Este trabalho eminentemente experimental representou um amplo aprendizado no uso e exploração das potencialidades de técnicas múltiplas (LEED, RHEED, XPS, AES, STM e MOKE) para a adequada caracterização e investigação das propriedades estruturais e magnéticas de superfícies e nanoestruturas heteroepitaxiais preparadas em UHV, em condições de epitaxia de feixe molecular (MBE), bem como o primeiro estudo do crescimento de monocamadas de Co depositadas sobre Cu90Au10(100). / The investigation of correlations between structural and magnetic properties of thin and ultrathin films is of great scientific and technological interest presently. Due to importance of their actual and potential applications, films of 3d metals and their alloys are among the most investigated materials. Co is a ferromagnetic 3d metal that in bulk has a hexagonal compact structure (hcp). For Co films or multilayers, the hcp as well as the face-centered (fcc) and bodycentered cubic (bcc) phases can be stabilized at room temperature, depending on the used substrate. It is known that the preparation method can affect decisively the structural and magnetic properties of Co monolayers. There is a big amount of work on Co films grown on different Cu surfaces (fcc; lattice parameter a = 3.615 Å) and other substrates but, to the best of our knowledgement, there is no studies on Co monolayers deposited on Cu90Au10(100), a fcc alloy with lattice parameter of about 3.66 Å. In this work we investigate the epitaxial grow and the structure of Co films with thickness up to 5 atomic monolayers (ML) deposited on Cu90Au10(100). The goal of the study was to investigate the modifications in the magnetic properties of the Co films provided by small distortions in the lattice, since Cu90Au10 presents cfc structure with a lattice parameter ~1% larger than the one of the pure Cu. The sample preparation and the majority of the experimental analysis has been done in ultra high vacuum under molecular beam epitaxy conditions. The studies were conducted in situ, in UHV, by using x-ray photoelectron spectroscopy (XPS), high and low energy electron diffraction (RHEED and LEED), and scanning tunneling microscopy (STM). Preliminary magnetic measurements on the correlation structure - magnetism were conducted by magneto-optical Kerr effect (MOKE). Our results indicate the growth of a tetragonal distorted face centered (fct) Co lattice and an initial formation of islands followed by a layer-by-layer grow starting from 2 ML Co. The lateral lattice parameter shows a fast contraction with increasing thickness when compared to the CuAu substrate, reaching ~ 2.5% at 4 ML Co. Surface magnetometry by Magneto-optical Kerr effect indicated in-plane magnetization of the Co films. This experimental work represented a broad and extensive learning process on preparation and characterization of heteroepitaxial nanostructures by multiple techniques (LEED, RHEED, XPS, AES, STM, and MOKE) under MBE conditions (UHV) and the first investigation of Co monolayers on Cu90Au10(100). SUMÁRIO

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.

Submitted by Gustavo Caixeta (gucaixeta@gmail.com) on 2017-02-17T11:19:41Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1378360 bytes, checksum: ecfc474114b254af353af096fa350d1d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-17T11:19:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1378360 bytes, checksum: ecfc474114b254af353af096fa350d1d (MD5) Previous issue date: 2005-03-05 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES, Brasil / Filmes de telureto de cádmio foram crescidos sobre vidro e silício pela técnica de epitaxia de paredes quentes. As amostras obtidas são policristalinas com orientação preferencial (111). Microscopia de varredura eletrônica revela grãos com tamanhos entre 0.1 e 0.5 μm. O tamanho dos grãos das amostras crescidas sobre Si não foi determinado. A morfologia da superfície das amostras foi estudada a partir da análise de perfis de rugosidade usando um perfilômetro e um microscópio de força atômica. A rugosidade em função do tempo de crescimento e da escala foi investigada para determinar os expoentes de crescimento e de Hurst, e H, respectivamente. A partir dos resultados podemos concluir que para as amostras crescidas sobre vidro, o crescimento da superfície tem um caráter auto-afim com um expoente H igual a 0.69 ± 0.03, aproximadamente independente do tempo de crescimento. O expoente de crescimento é igual a 0.38 ± 0.06. Esses valores são os mesmos determinados previamente para filmes de CdTe (111) crescidos sobre GaAs (100) por deposição química de vapores organo-metálicos (MOCVD). Não foi possível a determinação desses expoentes para amostras crescidas sobre os substratos de Si. / Cadmium telluride films were grown on glass and silicon substrates using hot wall epitaxy (HWE) technique. The samples were polycrystalline with a preferential (111) orientation. Scanning electron micrographs reveal a grain size between 0.1 and 0.5 μm for the samples on glass. The grain size from the samples grown on Si were not determined The surface morphology of the samples was studied by measuring the roughness profile obtained using a stylus profiler for the samples on glass and atomic force microscopy for the samples on Si. The roughness as a function of growth time and scale size were investigated to determine the growth and Hurst exponents, and H, respectively. From the results we can conclude that for the samples on glass the growth surface has a self-affine character with a roughness exponent H equal to 0.69 ± 0.03 and almost independent of growth time. The growth exponent was equal to 0.38 ± 0.06. These values agree with that determined previously for CdTe (111) films grown on GaAs (100) by metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD). It was not possible to determine that exponents for the samples grown on Si substrates.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2017-03-22T16:54:11Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 10843444 bytes, checksum: 24a52ea9ba0a82f88e28e1a691b3b6a6 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-22T16:54:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 10843444 bytes, checksum: 24a52ea9ba0a82f88e28e1a691b3b6a6 (MD5) Previous issue date: 2016-08-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O presente trabalho trata do crescimento e caracterização de nanoestruturas semicondutoras crescidas pela técnica de epitaxia por feixe molecular. Os resultados mostram a confecção de novas estruturas, assim como o uso de substratos complacentes em estudos básicos de fenômenos de crescimento. Duas metodologias distintas foram empregadas. A primeira metodologia explora o uso de membranas parcialmente relaxadas como substratos virtuais para deposição de InAs. A amostra usada como substrato exibe diferentes parâmetros de rede para a parte não relaxada, relaxada e as rugas. Uma grande migração do material depositado (InAs) foi observado com acúmulo de material no topo das rugas. Uma análise semi quantitativa do misfit strain mostra que o material migra para as áreas com menor misfit strain, ao qual representa a região com menor potencial químico de superfície. Migração de material também é observado nas regiões auto suportadas de InGaAs presente na amostra. Nossos resultados mostram que a parte relaxada e rugas oferecem um lugar para o crescimento do InAs que fundamentalmente muda o comportamento do crescimento durante a deposição. Na segunda metodologia, a técnica de “Local Droplet Epitaxy” e “Ga assisted deoxidation” foram combinadas para a criação de buracos na superfície do substrato de GaAs. Na estrutura gerada foi conduzido um estudo morfológico do preenchimento com diferentes espessuras de AlGaAs o que gerou uma estrutura formada por buraco + monte. Esta estrutura tem uma profundidade média de 19 nm, comprimento de 780 nm e largura de 200 nm. As estruturas foram preenchidas com diferentes quantidades de GaAs e cobertas por uma camada de AlGaAs/GaAs gerando estruturas mesoscópicas de GaAs com 1,2 μm de comprimento e 150 nm de largura. As características óticas destas estruturas foram estudadas por microfotoluminescência. Foi observado emissões óticas à temperatura ambiente. Medidas à baixa temperatura demonstraram que o espectro ótico é formado por diferentes linhas excitônicas. Assim foi fabricado novas estruturas com características únicas que podem ser aplicadas para estudos básicos ou em dispositivos. / The present work deals with the growth and characterization of semiconductor nanostructures by molecular beam epitaxy. The results show the production of new nanoestructures as well as the use of compliant substrates for basic studies of growth phenomena. Two diffents methodologies were employed in this work. The first method exploits the use of partly released, relaxed and wrinkled InGaAs membranes as virtual substrates for overgrowth with InAs. Such samples exhibit different lattice parameters for the unreleased epitaxial parts, the released flat, back-bond areas and the released wrinkled areas. A large InAs migration towards the released membrane is observed with a material accumulation on top of the freestanding wrinkles during overgrowth. A semi- quantitative analysis of the misfit strain shows that the material migrates to the areas of the sample with the lowest misfit strain, which we consider as the areas of the lowest chemical potential of the surface. Material migration is also observed for the edge-supported, freestanding InGaAs membranes found on these samples. Our results show that the released, wrinkled nanomembranes offer a growth template for InAs deposition that fundamentally changes the migration behavior of the deposited material on the growth surface. In the second part, the Local Droplet Epitaxy and Ga assisted deoxidation technique were combined for fabricate holes in the GaAs surface. We study the initial hole template created and its overgrowth with AlGaAs generating a hole-mount structure. These hole-mount structures, with a hole depth of up to 19 nm and a length of ca. 780 nm and a width of ca. 200 nm, are than filled with GaAs and caped with a top AlGaAs/GaAs layer resulting into mesoscopic structures of up to 1.2 μm length and 150 nm width. We study the optical characteristics of the structures by photoluminescence. We observe room temperature emission from the mesoscopic structures. Low temperature photoluminescence investigations demonstrate that the optical emission is composed by single separated excitonic lines of several coupled, unstrained areas of the mesoscopic structure. Hence, we manufactured a unique optical emitter for potential application in base research or devices

Orientadores: Luiz Fernando Zagonel, Mônica Alonso Cotta / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2017-05-11T13:05:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva, Bruno Cesar da_M.pdf: 3758085 bytes, checksum: 042d8ff5a8d495ad70b0f10c888cd418 (MD5) Previous issue date: 2016 / Made available in DSpace on 2017-06-14T17:38:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_BrunoCesarda_M.pdf: 3758085 bytes, checksum: 042d8ff5a8d495ad70b0f10c888cd418 (MD5) Previous issue date: 2016 / Resumo: Neste trabalho, estudamos a dinâmica de crescimento de nanofios de GaP crescidos pelo método VLS (Vapor-Líquido-Sólido) via Epitaxia por Feixe Químico (CBE), usando nanopartículas catalisadoras de ouro. Investigando o efeito da temperatura na dinâmica de crescimento de nanofios de GaP encontramos uma grande variedade de nanofios em cada amostra, caracterizadas por diferentes direções de crescimento e/ou morfologias, apresentando sempre uma população dominante. Com o aumento da temperatura (510°C) observamos uma transição drástica na morfologia da população dominante, de nanofios típicos para uma nova e inesperada morfologia assimétrica. Mostramos ainda que modificando o tamanho da nanopartícula catalisadora de 5nm para 20nm os nanofios assimétricos ainda são favorecidos a alta temperatura. Procurando compreender o mecanismo de formação dos nanofios assimétricos, mostramos que estas estruturas cristalizam-se na fase WZ, com baixa densidade de defeitos, comparadas às outras amostras. Além disso, mostramos que a assimetria destes nanofios não é oriunda de diferenças de polaridade nas facetas laterais ou formação de defeitos cristalográficos que pudessem modificar a dinâmica de crescimento de modo a levar à morfologia assimétrica. Desta forma, propomos um cenário de crescimento simplificado, no qual a estrutura assimétrica é formada pela combinação do crescimento de nanofios ordinários, via VLS, junto com estruturas que crescem livre de catalizador via mecanismo VS (Vapor-Sólido), estas duas estruturas então se juntam, transferindo material e dando lugar a facetas de menor energia, resultando na formação da estrutura assimétrica. Por fim, medidas de fotoluminescência mostram a emissão característica no verde do GaP WZ para os nanofios assimétricos, mesmo com a estrutura não estando passivada, confirmando a boa qualidade cristalina das nossas amostras / Abstract: In this work, we study the growth dynamics of GaP nanowires grown by VLS (Vapor-Liquid-Solid) method via Chemical Beam Epitaxy (CBE) using gold nanoparticles as catalyst. Investigating the effect of temperature on the growth dynamics of GaP nanowires we find a wide variety of nanowires in each sample, characterized by different growth directions and/or morphologies, always having a dominant population. With increasing temperature (510°C), we observed a dramatic transition in the morphology of the dominant population of typical nanowires to a new and unexpected asymmetric morphology. We also show that modifying the size of the catalyst nanoparticle from 5nm to 20mn the asymmetric nanowires are still favored at high temperature. Looking forward to understand the mechanism of formation of the asymmetric nanowires, we show that these structures crystallize in the WZ phase with low defect density when compared to the other samples. Furthermore, we show that the asymmetry of these nanowires is not derived from differences in polarity in side facets or the formation of crystallographic defects which might modify the growth dynamics so as to bring the asymmetric morphology. Thus, we propose a simplified growth scenario, in which the asymmetric structure is formed by growth combination of ordinary nanowires via VLS, along with structures that grow catalyst-free via VS (vapor-solid) mechanism, these two structures joined and by transferring materials facets with lower energy facets appear, resulting in the formation of asymmetrical structure. Finally, photoluminescence measurements show the characteristic emission in the green of WZ GaP for asymmetric nanowires, even with no passivation, which confirms the good crystalline quality of our samples / Mestrado / Física / Mestre em Física

Orientador: Monica Alonso Cotta / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-04T02:49:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bortoleto_JoseRobertoRibeiro_D.pdf: 16802950 bytes, checksum: 1ef2bf92db0b00f30e5db9c5e3e3f34d (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Neste trabalho estudamos os mecanismos de crescimento durante a epitaxia de estruturas III-V baseadas na liga InP. Em particular, o principal objetivo foi correlacionar os mecanismos cinéticos durante a nucleação de nanoestruturas auto-formadas com as propriedades estruturais da camada que serve de substrato. Todas as amostras foram crescidas usando um sistema de epitaxia por feixe químico (CBE). De forma geral as amostras foram caracterizadas usando microscopia de força atômica (AFM), microscopia eletrônica de transmissão (TEM), difração de elétrons de alta energia (RHEED) e difração de raios-X. Na primeira parte deste trabalho correlacionamos as mudanças morfológicas nos filmes homoepitaxiais de InP com o padrão de RHEED exibido durante o crescimento epitaxial. Mostramos que as mudanças morfológicas de 3D para 2D com os parâmetros de crescimento estão diretamente relacionadas com as reconstruções superficiais 2x1 e 2x4, respectivamente. Além disso, indicamos que a formação de defeitos morfológicos é devido à dimerização In-P, através da ativação local do mecanismo de bias na difusão. Por outro lado, também investigamos o efeito dos parâmetros de crescimento (temperatura, taxa de crescimento e quantidade de material) na nucleação e auto-formação de ilhas de InP sobre InGaP/GaAs. Na segunda parte desta tese concentramos nossa atenção no efeito das propriedades da camada buffer de InGaP sobre nanoestruturas auto-formadas, principalmente sobre a sua organização espacial. Para tanto, em primeiro lugar, investigamos as propriedades de bulk da liga de InGaP e a dependência com os parâmetros de crescimento. Nossos resultados mostram que o InGaP exibe tanto ordenamento atômico de rede quanto modulação de composição. Estes dois fenômenos estão correlacionados com o tipo de reconstrução superficial. Em específico, a liga de InGaP apresenta ordenamento CuPtB quando a superfície exibe reconstrução superficial 2x1, conforme descrito na literatura. Por outro lado, a reconstrução superficial 2x4 desempenha um papel importante no fenômeno de modulação de composição. De fato, tanto a modulação de composição quanto a morfologia superficial do filme depende dos mecanismos cinéticos de superfície, que envolvem tanto os átomos adsorvidos de In quanto de Ga. Por fim mostramos que a modulação de composição na liga de InGaP pode organizar espacialmente a nucleação de ilhas de InP em uma rede quadrada. Além disso, mostramos que é possível criar redes bidimensionais de pontos quânticos de InAs/GaAs a partir do arranjo espacialmente ordenado das ilhas de InP/InGaP / Abstract: In this work we study the growth mechanisms during epitaxy of III-V structures based on InP. The main goal was to correlate the kinetic mechanisms during nucleation of self-assembled nanostructures with the bulk properties of the buffer layer. All samples were grown by chemical beam epitaxy (CBE) and characterized using atomic force microscopy (AFM), transmission electron microscopy (TEM), reflection high-energy electron diffraction (RHEED) and X-ray diffraction. In the first part of this work we correlate the morphological changes in homoepitaxial InP films with the RHEED pattern during growth process. We show that the morphological transition from 3D to 2D with growth parameters is related to changes in surface reconstruction, from 2x1 to 2x4. Moreover, we point out that the formation of morphological defects is due to mixed In-P dimerization, via the local activation of the diffusion bias mechanism. On the other hand, we also investigate the influence of the growth parameters (temperature, growth rate and amount of deposited material) on the nucleation and selfassembly of InP islands grown on InGaP/GaAs layers. In the second part of this work we concentrate our attention on the InGaP bulk properties, and their effect on the self-assembled InP nanostructures, mainly regarding their spatial ordering. In this way, we first investigate the dependence of InGaP bulk properties with the growth parameters. Our results show that our InGaP layers exhibit atomic ordering as well as compositional modulation. Both phenomena are correlated to the surface reconstruction exhibited by the InGaP surface during growth process. The InGaP alloy presents CuPtB atomic ordering when the RHEED pattern shows 2x1 reconstruction, in agreement with reports in literature. On the other hand, the 2x4-type reconstruction plays an important role in the compositional modulation phenomena. Actually, both compositional modulation and surface morphology of InGaP films depend on surface kinetic mechanisms, and thus on In and Ga adatom mobilities. At last we show that the compositional modulation in the InGaP alloy can be used to organize spatially the InP islands in a square lattice. Moreover, we point out that it is possible to produce bidimensional lattices of InAs/GaAs quantum dots starting from a template of laterally organized InP/InGaP nanostructures / Doutorado / Física da Matéria Condensada / Doutor em Ciências