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Type: TESE
Title: Nanofios semicondutores : análise de propriedades elétricas e estruturais por microscopia no modo Kelvin Probe
Title Alternative: Semiconductor nanowires : analysis of electric and structural properties by Kelvin Probe force microscopy
Author: Narvaez Gonzalez, Angela Carolina
Advisor: Cotta, Mônica Alonso, 1963-
Abstract: Resumo: As propriedades elétricas de nanofios (InAs, InP, InP-InAs-InP, InAsP) individuais e em junções foram estudadas implementando simultaneamente as técnicas Non Contact Atomic Force Microscopy NC-AFM (para aquisição da topografia) e Amplitude-sensitive Modulated Kelvin Probe Microscopy AM-KPFM (fornece medidas do Potencial de Superfície), permitindo correlacionar as propriedades elétricas com a estrutura da amostra. Em particular, o comportamento do Potencial de Superfície (PS) em função do diâmetro do nanofio foi investigado e utilizado na identificação do material que o compõe. Em uma primeira etapa, a técnica AM-KPFM foi caracterizada, principalmente em termos de resolução para análise de nano-objetos. Nossos resultados evidenciaram um fator de escala presente associado à eletrônica do equipamento, que somente permitiu realizar uma análise qualitativa dos dados adquiridos. Além disso, foi observada uma diminuição no contraste nas medidas elétricas quando o tamanho do objeto analisado diminui. Medidas em nanofios individuais de InP e InAs permitiram estabelecer que há uma queda no PS quando o diâmetro do fio diminui. Este comportamento é o resultado de duas contribuições: a perda no contraste (efeito de tamanho na medida) e o incremento local da função trabalho, que poderíamos associar ao aumento da proporção entre a carga superficial e a carga no interior do fio. Nas junções, há um aumento no PS na região da junção, indicando a formação de uma barreira de energia associada à acumulção de carga. Isto isola as junções do comportamento típico observado em nanofios individuais. Medidas em junções montadas em dispositivos poderiam complementar o estudo deste tipo de configurações. A caracterização do PS em função do diâmetro para os nanofios de InP e InAs permitiu a identificação do material (InAs ou InP) presente ao longo dos fios heteroestruturados de InP-InAs-InP, mostrando também a presença da nanopartícula de ouro usada como catalisador no crescimento. Os contrastes no PS ao longo do fio não se correlacionam diretamente às imagens de Microscopia Eletrônica de Transmissão, sugerindo que a interface elétrica é diferente da metalúrgica. Nos nanofios de InAsP, pelo contrário, os dados obtidos indicam a formação de uma liga ternária

Abstract: The electric properties of InAs, InP, InP-InAs-InP and InAsP nanowires (NWs) -assembled both individually and in junctions - were studied by simultaneous imple-mentation of Non Contact Atomic Force Microscopy NC-AFM (for topography) and Amplitude-sensitive Modulated Kelvin Probe Microscopy AM-KPFM (for Surface Potential distribution), obtaining spatially resolved electrical measurements of the sample structure. In particular, the SP vs NW diameter behavior was investigated and used to identify the material composing the nanowires. In a first approach, AM-KPFM was characterized mainly in terms of resolution for the analysis of the nano-objects. Our results suggest there is a scale factor on our measurements associated to the equipment electronics, that limited our discussion to a qualitative interpretation of the acquired data. Also, a contrast decrease on SP measurements was observed when the size of the object is reduced, comparatively to the tip. The experimental results on individual InAs and InP nanowires showed a SP saturation level (SPsat) below which SP drops with the NW diameter. This behavior came from at least two contributions: a loss of SP contrast due to object/tip size effects and a local increment on work function, that we associate to the larger surface/volume ratio close to the NW tip which makes the material more intrinsic. For NWs on junctions, a larger SP value is correlated to the regions where the junction is formed, possibly due to charge accumulation. Measurements of junctions assembled on devices could complement the study of this kind of structures. The SP vs diameter characterization of InAs and InP nanowires also allowed the identification of the material along the heterostructured InP-InAs-InP nanowire, showing the presence of the Au nanoparticle used to catalyze the growth. The SP image is not directly correlated with HR-TEM images, suggesting that electric and metallurgic interfaces are not the same. For InAsP nanowires, the acquired data indicate the formation of an homogeneous ternary alloy
Subject: Nanofios
Microscopia no modo Kelvin Probe
Potencial de superfície
Microscopia de força atômica
Language: Português
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2008
Appears in Collections:IFGW - Tese e Dissertação

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