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Caracterização de nanofios semicondutores de GaAsSb
Jeferson José Pedrilho, Helder Vinicius Avanço Galeti

Última alteração: 2021-03-03

Resumo


Os semicondutores III-V são compostos semicondutores contendo quantidades iguais de elementos do grupo IIIA e VA da tabela periódica e, possuem excelentes propriedades elétricas e ópticas. Nestes compostos, as transições de portadores entre os estados de energia, causadas por absorção ou emissão de um fóton no caso de uma transição radiativa, ocorrem entre duas bandas de energia separadas, denominadas banda de valência e de condução. A separação de energia entre estas bandas são chamadas de gap de banda. Entre os nanofios de diferentes ligas III-V, o gap de banda do GaAsSb cobre a faixa de comprimento de onda de 870 nm (GaAs) a 1700 nm (GaSb), que tem aplicações potenciais em dispositivos optoeletrônicos avançados, ou seja, células solares, telecomunicações ópticas, circuitos integrados e ciência da informação quântica. Neste projeto, utilizou-se técnicas de caracterização de propriedades ópticas e estruturais em amostras de nanofios de GaAsSb intrínseco, com diferentes composições de Sb, obtidos pelo método de fabricação VLS-OLL, com objetivo de compreender o papel da incorporação de dopantes nos nanofios e suas contribuições para a estrutura cristalina e eletrônica destas nanoestruturas. O foco deste trabalho foi realizar a caracterização de suas propriedades estruturais através de microscopia eletrônica de varredura (MEV), e também caracterizá-los opticamente por espectroscopia de fotoluminescência (PL). As 12 amostras estudadas neste projeto, obtidas por meio de Epitaxia de Feixe Molecular (MBE), foram produzidas pelo Grupo de Tecnologia em Semicondutores, pertencente ao Centro de Pesquisa em Optoeletrônica (ORC) da Tampere University of Technology (Finlândia). Utilizou-se duas espécies de As, sendo obtido com “cracker” de As para o As2 a 920℃ e para o As4 a 620℃. Através da análise das características estruturais apresentadas, conclui-se que uma forma de aumentar o crescimento vertical de NWs de GaAsSb, mesmo que submetidos a baixa temperatura de crescimento e/ou alto fluxo de Sb, é através do uso de As4, que demonstrou também aumentar o comprimento de onda de emissão no espectro PL do material, na faixa de 1400nm, viabilizando a aplicação destas estruturas na área de telecomunicações. Entretanto, o uso de As2 demonstrou ser mais apropriado para quando se deseja um crescimento radial mais eficiente, além de ter demonstrado a possibilidade do uso destes nanofios de GaAsSb na integração de semicondutores III-V em plataformas fotônicas de silício.