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Propriedades estruturais de nanofios semicondutores de GaAs intrínseco, crescidos sobre Si
Helder Vinicius Avanço Galeti, Arthur Francisco Carrapato Assis

Última alteração: 2021-02-25

Resumo


Dispositivos optoeletrônicos e materiais fotônicos atingem maior importância na sociedade a cada dia. Para suprir essa demanda, é importante desenvolver nanoestruturas semicondutoras. Os materiais semicondutores III-V são utilizados, neste campo, com finalidade a fabricação de LEDs, células solares e lasers. O projeto teve intenção de analisar e caracterizar as propriedades estruturais dos nanofios em amostras de Arseneto de Gálio (GaAs) intrínseco obtidas pelo processo de fabricação vapor-líquido-sólido. O projeto focou investigar as propriedades estruturais de nanofios de GaAs crescidos sobre camadas de óxido de silício livres de padrões de litografia. As amostras foram caracterizadas por suas propriedades estruturais com auxílio da microscopia de transmissão de alta resolução (HR-TEM). Também foram caracterizados por espectroscopia de fotoluminescência (PL) para identificar as energias de transição relacionadas ao gap de banda das fases cristalinas. Para realização do projeto, atuou-se em três frentes complementares. A primeira consistiu em estudar as etapas de produção e determinar as amostras de nanofios. A segunda compôs-se na compreensão e aplicação dos aparatos de caracterização das propriedades ópticas e estruturais. A última baseou-se na análise gráfica dos resultados, que consistiu na análise de quatro amostras de nanofios diferenciados no seu processo de fabricação. Nelas destacam-se, a partir da análise com HR-TEM, o tamanho de estruturas cristalinas zinc-blend (ZB) nas amostras e uma maior concentração de wurtzita em uma amostra específica onde, durante a fabricação, o fluxo de As manteve-se aberto no processo de resfriamento, fazendo-o ligar-se às moléculas presentes nas gotas. Observa-se também, a partir dos resultados da PL, o aumento do pico banda-banda do gráfico conforme aumenta-se a potência, devido ao preenchimento de estados menos energéticos. Com o aumentou da temperatura, a energia recombinação banda-banda, que está próxima de 1,511eV, diminuiu para 1,484eV à 160K., devido à redução do gap de banda. A grande extensão de ZB nas amostras, com valor de 2µm de estrutura, pode ser utilizada em dispositivos como células solares de alta eficiência e lasers de estado sólido, assim como a análise em diferentes valores de potência e temperatura auxilia na compreensão do comportamento do nanofio para fabricação desses materiais.