Deposição e caracterização de filmes de diamante semicondutor e sua aplicação em dispositivo eletrico

Orientador: Ioshiaki DoiTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de ComputaçãoResumo: O estudo de filmes finos de diamante tem despertado muita atenção devido a sua grande potencialidade de aplicações. Na microeletrônica um dos campos de interesse é em dispositivos semicondutores para alta frequência e alta temperatura, devido a suas propriedades como alta condutividade térmica, banda de energia larga, alta tensão de ruptura elétrica, alta velocidade de saturação eletrônica e baixa constante dielétrica. Para aplicação dos filmes de diamante em dispositivos é necessário que os mesmos sejam dopados. Contudo, para que os dispositivos a base de diamante sejam uma realidade, existem ainda inúmeros problemas, entre os quais a fabricação de filmes de qualidade desejável para estas aplicações e dopagens do diamante, que devem ser investigados e superados. Este trabalho objetiva, o estudo do crescimento e caracterização de filmes de diamante semicondutor do tipo p. O crescimento dos filmes de diamante foram feitos pela técnica de deposição química a partir da fase vapor assistida por filamento quente(HFCVD), usando o vapor constituído pela mistura etanol-acetona como fonte de carbono. A dopagem dos filmes foi efetuada de forma concomitante ao crescimento, dissolvendo-se o trióxido de boro ao líquido orgânico empregado. Para obtenção dos filmes com diferentes graus de dopagem foi variada a concentração de trióxido de boro no líquido orgânico, medida pela relação B/C (átomos de boro/átomos de carbono). Os filmes foram analisados quanto a qualidade morfológica da superficie através de Microscopia Eletrônica de Varredura (SEM) e Microscopia de Força Atômica (AFM), e quanto a sua cristalinidade por Espectroscopia Raman. Também foram analisadas as propriedades elétricas através das medidas de Corrente x Tensão e Resistividade x Temperatura. Os resultados obtidos através da espectroscopia Raman mostraram que a dopagem realizada com trióxido de boro melhora a qualidade dos filmes de diamante com a redução da fase grafítica, e que a intensidade do pico característico em 1333 cm-l diminue com o aumento da dopagem, provavelmente consequente do rearranjo estrutural provocado pela incorporação do boro. Quanto a morfologia, os filmes de diamante dopado apresentaram tamanho médio dos grãos menores que os apresentados pelos filmes não dopados, menores que 5.4 um. A taxa de deposição média aumentou de 0.85 um para 1.36 um dos filmes não dopados aos dopados de concentração BIC 30000 ppm. Verificamos através de medidas elétricas, que os filmes com baixa dopagem apresentam comportamento diferenciado com a variação da temperatura, o que sugere que os níveis de impureza sejam profundos sendo ativados a temperatura acima de 300 K. No entanto, entre os filmes analisados, os filmes com BIC acima de 18000 ppm apresentaram um comportamento linear com resistividade aproximadamente na ordem de 104,Q.cm,não variando de forma significativacom a temperatura. A análise relativa a energia de ativação mostrou que houve uma redução de seis vezes entre a amostra mais dopada e a amostra não dopada, indicando que a dopagem não apresentou proporcionalidade a concentração BICAbstract: Not informed.DoutoradoDoutor em Engenharia Elétric