Processos litográficos em filmes epitaxiais de compostos IV-VI para medidas Hall e o estudo da dopagem do telureto de chumbo com flureto de bário / Lithographic processes in epitaxial films of IV-VI compounds for Hall measurements and the study of lead telluride doping with barium flouride

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2009

RESUMO

A primeira parte do trabalho consistiu na implementação de técnicas de litografia para a fabricação da geometria Hall em filmes IV-VI crescidos sobre substratos de BaF_2 (111). Um estudo prévio da difusão do In em filmes de PbTe mostrou a viabilidade da utilização do In como contato metálico. Na realização dos processos litográficos, várias soluções foram implementadas para resolver os problemas gerados pelos degraus de clivagem e a fragilidade mecânica, inerentes ao BaF_2. Dois conjuntos de máscaras para geometria Hall foram projetados e fabricados segundo as normas ASTM (76-84). O primeiro conjunto destinou-se à fabricação de uma geometria Hall de oito contatos com pads pequenos visando soldas com soldadora automática, e o segundo foi desenhado para uma geometria Hall de seis contatos com pads maiores para a realização da solda artesanal. Os parâmetros ótimos das diversas etapas dos processos litográficos contemplando a preparação, corte da amostra, fixação em lâmina de silício, corrosão do filme de compostos IV-VI, procedimentos para aberturas de janelas, deposição dos contatos metálicos e remoção dos filmes metálicos por lift off ou corrosão química foram determinados. De um modo geral, os resultados dos diferentes níveis de fotogravação foram satisfatórios. A comparação das medidas elétricas entre amostras de um mesmo filme de PbTe preparadas na geometria van der Pauw, sem litografia, e na geometria Hall mostrou que o processamento litográfico aplicado para a fabricação da barra Hall não apresenta nenhuma influência significativa na medida das propriedades elétricas do filme. A segunda parte do trabalho foi dedicada ao estudo da dopagem de filmes de PbTe com o BaF_2, visando obter um dopante extrínseco alternativo do tipo-p para o PbTe. Com este propósito, uma série de filmes de PbTe com nível de dopagem nominal entre 0,02% e 10% foi crescida por epitaxia de feixe molecular. Os resultados das medidas elétricas mostraram que a concentração de buracos aumenta de 5×10^17 a 1×10^19 cm^-3 com a elevação do nível de dopagem de BaF2 de 0,02% a 0,4%, e satura em p ~ 1019 cm^-3 para dopagem com níveis mais altos. O fenômeno de auto-compensação é provavelmente responsável pelo efeito de saturação, dado o aumento da densidade de defeitos observado para as altas dopagens. O fato da concentração de portadores se manter praticamente constante para temperaturas entre 10 e 350 K para todos os filmes de PbTe:BaF_2 sugere que o nível de impureza permanece ressonante com a banda de valência, semelhante ao comportamento dos defeitos nativos. As curvas de mobilidade versus temperatura mostraram que, em temperaturas maiores que 80 K, as amostras com os menores níveis de dopagem seguem aproximadamente o comportamento do espalhamento por fônons óticos (μ ~ T^-5/2) e, assim que o nível de dopagem aumenta, a mobilidade das amostras desvia deste limite para a linha de μ ~ T^-3/2. Os resultados da difração de raios X e da microscopia de força atômica mostram que as camadas de PbTe permanecem com uma qualidade cristalina relativamente boa mesmo para dopagens de até 1%. Para níveis de dopagem acima de 2%, os resultados indicam um comprometimento da qualidade estrutural e morfológica dos filmes de PbTe.

ASSUNTO(S)

semicondutores epitaxia pro feixe molecular processos litográficos em composto iv-vi dopagem do telureto de chumbo com fluoreto de bário medidas hall semiconductors molecular beam epitaxy lithographic in iv-vi compounds lead telluride doiping (materials) barium fluorides hall effect

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