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Type: TESE
Title: Ligas amorfas de germânio-carbono e germânio-nitrogênio hidrogenados
Author: Vilcarromero Lopez, Johnny
Advisor: Marques, Francisco das Chagas, 1957-
Abstract: 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
Subject: Semicondutores amorfos
Germânio
Filmes finos
Language: Português
Editor: [s.n.]
Date Issue: 1998
Appears in Collections:IFGW - Dissertação e Tese

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