Orientador: Navin B. Patel / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-16T12:14:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vieira_OlavoDivino_M.pdf: 590699 bytes, checksum: 46fa00f8aec03890c9c7781b7973c650 (MD5) Previous issue date: 1977 / Resumo: Não informado / Abstract: Not informed. / Mestrado / Física / Mestre em Física

Orientador: Navin B. Patel / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-14T11:35:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bull_DouglasJohn_M.pdf: 953241 bytes, checksum: 312ca05bea9b51daf5be3c736c428664 (MD5) Previous issue date: 1977 / Resumo: Não informado / Abstract: Not informed. / Mestrado / Física / Mestre em Física

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.

Nesta dissertação estudamos a possibilidade de uso de implantação iônica de estanho para pré-amorfização do silício cristalino e sua aplicabilidade na tecnologia de fabricação de junções rasas. Foi estudada a amorfização de Si em doses altas (~ 1x1016 cm-2) de implantação de Sn. Nas pesquisas foram empregadas as técnicas de espectroscopia Mössbauer e de Retroespalhamento de Rutherford Canalizado (RBS/C). Mesmo para estas doses muito altas, foi observado 93% de substitucionalidade de Sn na rede cristalina de Si, após tratamento térmico, o que corresponde a duas ordens de grandeza a mais que a máxima solubilidade sólida. Doses médias (1x1012 – 3x1014 cm-2) de implantação de Sn foram usadas para encontrar a dose mínima de amorfização, que foi de 1x1014 cm-2, medida com RBS/C. Amostras pré-amorfizadas com implantação iônica de Sn e energias 120 keV e 240 keV foram posteriormente implantadas com BF2 + de 50 keV e dose 5x1014 cm-2 para obtenção de junção rasa tipo p+-n. Diferentes regimes de recozimento térmico rápido foram utilizados. Técnicas de espectroscopia de massa de íons secundários (SIMS) e medidas elétricas foram usadas para caracterização destas junções. O melhor resultado foi com pré-amorfização de Sn de 240 keV e recozimento de 900 ºC, 30s. A profundidade de junção foi de 115 nm e a resistência de folha de ~ 175 / . / The possibility of using ion implantation of tin to preamorphizing crystalline silicon and its applicability in the fabrication of shallow junctions is studied in this work. Initially we performed the preamorphization with high dose of implanted tin (~1x1016 cm-2). In the analysis of the implanted samples we used the techniques of Mössbauer Spectroscopy and Aligned Rutherford Backscattering (Channeling). Even for those high doses of implantation we observed 93% of substitutionality of tin in the crystalline lattice of silicon, after thermal annealing. This substitutionality is two orders of magnitude higher than the maximum solid solubility. Medium value doses (1x1012 – 3x1014 cm-2) of implanted tin were used in order to find the minimum dose for amorphization, which we found to be 1x1014 cm-2, measured with channeled RBS. Samples preamorphized with tin implanted at different energies, 120 keV and 240 keV, have been afterwards implanted with BF2 + of 50 keV and dose 5x1014 cm-2 to obtain shallow junction of type p+-n. Different processes of rapid thermal annealing have been used. Secondary Ions Mass Spectroscopy (SIMS) and electric measurements were used to characterize these junctions. The best result was obtained with preamorphization by tin at 240 keV and annealing at 900 oC, 30 s. The depth of the junction was 115 nm and sheet resistance of ~175 / .

Nesta dissertação estudamos a possibilidade de uso de implantação iônica de estanho para pré-amorfização do silício cristalino e sua aplicabilidade na tecnologia de fabricação de junções rasas. Foi estudada a amorfização de Si em doses altas (~ 1x1016 cm-2) de implantação de Sn. Nas pesquisas foram empregadas as técnicas de espectroscopia Mössbauer e de Retroespalhamento de Rutherford Canalizado (RBS/C). Mesmo para estas doses muito altas, foi observado 93% de substitucionalidade de Sn na rede cristalina de Si, após tratamento térmico, o que corresponde a duas ordens de grandeza a mais que a máxima solubilidade sólida. Doses médias (1x1012 – 3x1014 cm-2) de implantação de Sn foram usadas para encontrar a dose mínima de amorfização, que foi de 1x1014 cm-2, medida com RBS/C. Amostras pré-amorfizadas com implantação iônica de Sn e energias 120 keV e 240 keV foram posteriormente implantadas com BF2 + de 50 keV e dose 5x1014 cm-2 para obtenção de junção rasa tipo p+-n. Diferentes regimes de recozimento térmico rápido foram utilizados. Técnicas de espectroscopia de massa de íons secundários (SIMS) e medidas elétricas foram usadas para caracterização destas junções. O melhor resultado foi com pré-amorfização de Sn de 240 keV e recozimento de 900 ºC, 30s. A profundidade de junção foi de 115 nm e a resistência de folha de ~ 175 / . / The possibility of using ion implantation of tin to preamorphizing crystalline silicon and its applicability in the fabrication of shallow junctions is studied in this work. Initially we performed the preamorphization with high dose of implanted tin (~1x1016 cm-2). In the analysis of the implanted samples we used the techniques of Mössbauer Spectroscopy and Aligned Rutherford Backscattering (Channeling). Even for those high doses of implantation we observed 93% of substitutionality of tin in the crystalline lattice of silicon, after thermal annealing. This substitutionality is two orders of magnitude higher than the maximum solid solubility. Medium value doses (1x1012 – 3x1014 cm-2) of implanted tin were used in order to find the minimum dose for amorphization, which we found to be 1x1014 cm-2, measured with channeled RBS. Samples preamorphized with tin implanted at different energies, 120 keV and 240 keV, have been afterwards implanted with BF2 + of 50 keV and dose 5x1014 cm-2 to obtain shallow junction of type p+-n. Different processes of rapid thermal annealing have been used. Secondary Ions Mass Spectroscopy (SIMS) and electric measurements were used to characterize these junctions. The best result was obtained with preamorphization by tin at 240 keV and annealing at 900 oC, 30 s. The depth of the junction was 115 nm and sheet resistance of ~175 / .

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.

Nesta dissertação estudamos a possibilidade de uso de implantação iônica de estanho para pré-amorfização do silício cristalino e sua aplicabilidade na tecnologia de fabricação de junções rasas. Foi estudada a amorfização de Si em doses altas (~ 1x1016 cm-2) de implantação de Sn. Nas pesquisas foram empregadas as técnicas de espectroscopia Mössbauer e de Retroespalhamento de Rutherford Canalizado (RBS/C). Mesmo para estas doses muito altas, foi observado 93% de substitucionalidade de Sn na rede cristalina de Si, após tratamento térmico, o que corresponde a duas ordens de grandeza a mais que a máxima solubilidade sólida. Doses médias (1x1012 – 3x1014 cm-2) de implantação de Sn foram usadas para encontrar a dose mínima de amorfização, que foi de 1x1014 cm-2, medida com RBS/C. Amostras pré-amorfizadas com implantação iônica de Sn e energias 120 keV e 240 keV foram posteriormente implantadas com BF2 + de 50 keV e dose 5x1014 cm-2 para obtenção de junção rasa tipo p+-n. Diferentes regimes de recozimento térmico rápido foram utilizados. Técnicas de espectroscopia de massa de íons secundários (SIMS) e medidas elétricas foram usadas para caracterização destas junções. O melhor resultado foi com pré-amorfização de Sn de 240 keV e recozimento de 900 ºC, 30s. A profundidade de junção foi de 115 nm e a resistência de folha de ~ 175 / . / The possibility of using ion implantation of tin to preamorphizing crystalline silicon and its applicability in the fabrication of shallow junctions is studied in this work. Initially we performed the preamorphization with high dose of implanted tin (~1x1016 cm-2). In the analysis of the implanted samples we used the techniques of Mössbauer Spectroscopy and Aligned Rutherford Backscattering (Channeling). Even for those high doses of implantation we observed 93% of substitutionality of tin in the crystalline lattice of silicon, after thermal annealing. This substitutionality is two orders of magnitude higher than the maximum solid solubility. Medium value doses (1x1012 – 3x1014 cm-2) of implanted tin were used in order to find the minimum dose for amorphization, which we found to be 1x1014 cm-2, measured with channeled RBS. Samples preamorphized with tin implanted at different energies, 120 keV and 240 keV, have been afterwards implanted with BF2 + of 50 keV and dose 5x1014 cm-2 to obtain shallow junction of type p+-n. Different processes of rapid thermal annealing have been used. Secondary Ions Mass Spectroscopy (SIMS) and electric measurements were used to characterize these junctions. The best result was obtained with preamorphization by tin at 240 keV and annealing at 900 oC, 30 s. The depth of the junction was 115 nm and sheet resistance of ~175 / .

Orientador: Monica Alonso Cotta / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-02T08:34:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vicaro_KlausOrian_M.pdf: 5639846 bytes, checksum: 0d5f1e4d9684d0a0802783b088069143 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Este trabalho teve como objetivo implementar novas técnicas de microscopia por varredura com ponta de prova no equipamento existente no LPD/DFA/UNICAMP e aplicá-las ao estudo de propriedades elétricas de nanoestruturas semicondutoras. Em particular, foi necessário projetar, construir e implementar no microscópio, um circuito eletrônico de medição de corrente com alta sensibilidade para realizar medidas de condutividade local com microscopia por força atômica, utilizando uma ponta condutora. Com a adição de uma placa de aquisição de dados, foi possível obter também medidas de corrente-voltagem com resolução espacial (espectroscopia I'V). As técnicas implementadas foram primeiramente aplicadas em diferentes materiais no sentido de testar seu funcionamento, resolução e limites de utilização. Posteriormente aplicamos as técnicas de caracterização elétrica a filmes semicondutores crescidos por epitaxia de feixe químico, com particular interesse em filmes tensionados que originam nanoestruturas. O modo de força eletrostática foi utilizado para medidas do potencial de superfície (diferença entre as funções trabalho de dois materiais), com a finalidade de determinar a posição do nível de Fermi das diferentes amostras estudadas. Neste caso, a placa de aquisição de dados foi utilizada para fornecer diretamente o potencial de superfície, semelhante à técnica Kelvin-Probe. Embora a técnica não tenha mostrado resolução espacial para identificação das nanoestruturas na superfície da amostra, puderam ser observadas diferenças entre as várias amostras analisadas, interpretadas como resultado da presença do filme tensionado. Medidas de corrente e espectroscopia I'V, em amostras de InAs/InP, mostraram que a característica elétrica do contato entre a ponta metalizada e um dot é do tipo Schottky, devido à oxidação causada pela exposição ao ar. Variações de corrente sobre diferentes regiões de um mesmo dot são atribuídas a efeitos de convolução ponta-amostra. Utilizando o microscópio de força atômica como ferramenta para nanolitografia, foram desenvolvidos os processos iniciais para produção de dispositivos com as nanoestruturas crescidas. Isso permitirá que sejam realizadas medidas de transporte elétrico entre as nanoestruturas, com temperaturas mais baixas que a ambiente / Abstract: In this work new scanning probe techniques were implemented to the existing atomic force microscope at LPD/DFA/UNICAMP and used to study the electrical properties of semiconductor nanostructures. To achieve this goal, it was necessary to design, build and set up an eletronic circuit able to measure currents with high sensitivity, for local conductance measurements with the atomic force microscope using conducting tips. With the addition of a data acquisition board, spatially-resolved current-voltage measurements (I'V spectroscopy) were obtained. The new techniques were first used with different materials in order to test their functioning, limits and resolution. After that, the electrical characterization techniques were used to study semiconductor samples grown by chemical beam epitaxy, with particular interest in strained films with self-assembled nanostructures. Electrostatic force microscopy was used for surface potential (difference in the work function of two different materials) measurements in order to determine the Fermi level energy of our samples. In this case the data acquisition board was used to directly provide the surface potential, similarly to the Kelvin-Probe technique. Although our results could not spatially resolve the surface nanostructures in our samples, different surface potential values were measured for the different samples, and were interpreted as a result of the presence of the strained film. Current measurements as well as I'V spectroscopy for InAs/InP samples have shown a Schottky-type contact for the metalized tip and dot, due to the oxidation of the sample surface caused by exposure to air. Current variations over different regions of the same dot were attributed to the tip-sample convolution. Using the atomic force microscope as a nanolithography tool, we have developed the initial processing steps to produce devices with the epitaxial nanostructures. This will allow electrical transport experiments at temperatures lower than 300K / Mestrado / Física / Mestre em Física

Foi estudado o comportamento do As (dopante tipo n) em dois tipos diferentes de substratos de Si: bulk e SIMOX (Separation by IMplanted OXygen). Ambos os substratos receberam uma implantação de 5x1014 cm-2 de As+ com energia de 20 keV. Após as implantações, as amostras foram recozidas por um dos dois processos a seguir: recozimento rápido (RTA, Rapid Thermal Annealing) ou convencional (FA, Furnace Annealing). A caracterização física e elétrica foi feita através do uso de diversas técnicas: SIMS (Secondary Ion Mass Spectrometry), RBS (Rutherford Backscattering Spectrometry), MEIS (Medium Energy Ion Scattering), medidas de resistência de folha, medidas Hall e medidas de perfil de portadores por oxidação anódica. Na comparação entre os substratos SIMOX e Si bulk, os resultados indicaram que o SIMOX se mostrou superior ao Si bulk em todos os aspectos, ou seja, menor concentração de defeitos e menor perda de dopantes para a atmosfera após os recozimentos, maior concentração de portadores e menor resistência de folha. A substitucionalidade do As foi maior no SIMOX após RTA, mas semelhante nos dois substratos após FA. Na comparação entre RTA e FA, o primeiro método se mostrou mais eficiente em todos os aspectos mencionados acima. As explicações para o comportamento observado foram atribuídas à presença de maior concentração de vacâncias no SIMOX do que no Si bulk e à interação destas vacâncias com os dopantes.

Foi estudado o comportamento do As (dopante tipo n) em dois tipos diferentes de substratos de Si: bulk e SIMOX (Separation by IMplanted OXygen). Ambos os substratos receberam uma implantação de 5x1014 cm-2 de As+ com energia de 20 keV. Após as implantações, as amostras foram recozidas por um dos dois processos a seguir: recozimento rápido (RTA, Rapid Thermal Annealing) ou convencional (FA, Furnace Annealing). A caracterização física e elétrica foi feita através do uso de diversas técnicas: SIMS (Secondary Ion Mass Spectrometry), RBS (Rutherford Backscattering Spectrometry), MEIS (Medium Energy Ion Scattering), medidas de resistência de folha, medidas Hall e medidas de perfil de portadores por oxidação anódica. Na comparação entre os substratos SIMOX e Si bulk, os resultados indicaram que o SIMOX se mostrou superior ao Si bulk em todos os aspectos, ou seja, menor concentração de defeitos e menor perda de dopantes para a atmosfera após os recozimentos, maior concentração de portadores e menor resistência de folha. A substitucionalidade do As foi maior no SIMOX após RTA, mas semelhante nos dois substratos após FA. Na comparação entre RTA e FA, o primeiro método se mostrou mais eficiente em todos os aspectos mencionados acima. As explicações para o comportamento observado foram atribuídas à presença de maior concentração de vacâncias no SIMOX do que no Si bulk e à interação destas vacâncias com os dopantes.