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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.3.2011.tde-09122011-094234
Documento
Autor
Nome completo
Marina Sparvoli de Medeiros
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2011
Orientador
Banca examinadora
Chubaci, Jose Fernando Diniz (Presidente)
Matsuoka, Masao
Onmori, Roberto Koji
Santos Filho, Sebastião Gomes dos
Ueda, Mário
Título em português
Estudo das propriedades eletro ópticas de filmes finos de nitreto de índio nanoestruturado e de sua aplicação em dispositivos fotônicos e opto eletrônicos.
Palavras-chave em português
Filmes finos
Óptica eletrônica
Semicondutores
Sensor
Resumo em português
O nitreto de índio (InN) e seus derivados (como o oxi-nitreto de índio) são materiais com alta potencialidade de aplicações em dispositivos optoeletrônicos devido às suas propriedades ópticas e eletrônicas. Para o InN foi obtido originalmente um band gap em torno de 1,9 eV e, apesar deste valor aparecer com freqüência na literatura, têm se obtido valores entre 0,7 e 0,9 eV nos últimos anos para filmes depositados por MBE. Como os principais objetivos deste projeto foram a deposição e caracterização de filmes finos de nitreto de índio nanoestruturado e o desenvolvimento de um dispositivo na faixa do infravermelho, foi priorizada a obtenção destes filmes finos com band gap inferior a 1,75 eV. Os filmes de InN foram depositados através de dois métodos: deposição por sputtering e deposição assistida por feixes de íons (IBAD), métodos que permitem o controle da estequiometria e a cristalização dos filmes produzidos. Foram feitas análises de propriedades elétricas e ópticas através de técnicas como espectroscopia no infravermelho, difração por Raio-X, efeito Hall e análise de corrente em função de tensão. Os filmes produzidos por sputtering apresentaram características superiores (como resposta à luz, cristalinidade) aos filmes produzidos por IBAD. Embora o band gap resultante para os filmes depositados por ambas técnicas seja similar, outras análises como difração por Raio-X apresentaram resultados estruturais muito abaixo dos esperados para o nitreto de índio produzido por IBAD. Quando adicionado hidrogênio ao processo de deposição por sputtering, verificou-se uma melhora nas características estruturais, ópticas e elétricas do InN; o filme apresentou efeito fotoelétrico mais intenso, o que é um resultado favorável, já que ele será utilizado na fabricação de um sensor. Foram estudados também filmes finos de oxi-nitreto de índio (InNO). Esta liga ternária pertence a uma classe nova de materiais com propriedades ópticas, mecânicas e elétricas potencialmente interessantes para aplicações industriais. Numerosas propriedades do InNO, como por exemplo, índice de refração e intensidade do efeito fotoelétrico, variam de acordo com a porcentagem de oxigênio contida no filme formado.
Título em inglês
Study of electro optic properties of nanostructured indium nitride thin films and aplication in opto electronics and photonics devices.
Palavras-chave em inglês
Optic electronic
Semiconductors
Sensor
Thin films
Resumo em inglês
The indium nitride (InN) and their alloys are materials with high potential for applications in optoelectronic devices due to their optical and electronic properties. The InN has a band gap around 1.9 eV, however, in literature, it appears frequently between 0.7 and 0.9 eV. The main objectives of this work were the deposition and characterization of thin films of nanostructured indium nitride and the development of a device in the infrared range. It was prioritized to obtain these thin films with band gap less than 1.75 eV. The InN films were deposited by two methods: deposition by sputtering and ion bean assisted deposition (IBAD), methods that allow control of stoichiometry and crystallization of the produced films. Were made electrical and optical analysis using techniques such as FTIR, X-ray diffraction, Hall effect and analysis IxV. The films produced by sputtering showed superior characteristics when compared with the films produced by IBAD. Although the resulting band gap for deposited films by both techniques are similar, other analysis, as X-ray diffraction, showed structural results below at expected for indium nitride produced by IBAD. When is added hydrogen to the sputtering deposition process, there was an improvement in the structural, electrical and optical properties of InN; the film presented more intense photoelectric effect, which is a good result, since it will be used in the sensor fabrication. Were also studied indium oxy-nitride thin films (InNO). This ternary alloy belongs to a new class of materials with optical, mechanical and electrical potentially interesting for industrial applications. Numerous properties of the InNO, such as the refractive index and the photoelectric effect intensity, vary according to the proportion of oxygen and nitrogen contained in the formed film.
 
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Data de Publicação
2011-12-12
 
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