Ligas amorfas de germânio-carbono e germânio-nitrogênio hidrogenados

Orientador: Francisco das Chagas MarquesTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb WataghinResumo: Neste trabalho apresentamos o desenvolvimento e o estudo das propriedades optoeletrônicas, estruturais e termomecânicas das ligas amorfas de germânio-carbono e germânio-nitrogênio hidrogenadas preparadas pela técnica de rf-sputtering reativo. As ligas de germânio-carbono (a-Ge1-xCx:H) foram preparadas em todo a faixa de conteúdo de carbono, isto é de O 0.6, apresenta propriedades dominadas pela matriz de carbono, com altas concentrações de estados grafíticos. A banda proibida óptica foi variada de 1 até 3 e V no caso do germânio nitrogênio utilizando a voltagem de autopolarização como único parâmetro variado. Estudos com Espectroscopía de transmissão no infravermelho apresentam efeitos de indução em tomo da ligação Ge-H stretching. Também foi determinado que a constante de proporcionalidade para determinar o conteúdo de nitrogênio ligado ao hidrogênio usando a área integrada da banda Ge-N stretching é de K= 9.45 x 1018 cm-2Abstract: This work reports the development and the study of the optoelectronic, structural and termomechanical properties of hydrogenated amorphous germanium-carbon and germanium-nitrogen alloys prepared by the rf-reactive sputtering technique. The germanium-carbon (a-Ge1-xCx:H) alloys have been prepared with carbon content in the 0-100 at. % range under the same deposition conditions used to obtain a-Ge:H fi1ms with good optoelectronic properties. The germanium-nitrogen films were prepared with nitrogen content up to 35 at. %. The bonding properties were characterized by Fourier transform infrared (FTIR), micro-Raman and x-ray photoelectron (XPS) spectroscopies. The infrared spectra revealed that the carbon is bonded in both sp3 and sp2 configurations. XPS measurements show a chemical shift of the binding energy of the Ge 3d core electrons toward high energies as the carbon content increases, while the corresponding line-width remains a1most constant. On the other hand, the peak associated with the C 1 s orbital displays a doublet related to the C-Ge and C-C bonds. The Raman spectroscopy data were analyzed over a wide frequency range of the Stokes scattering for different alloy compositions. The trends of the optical gap, infrared absorption, dark conductivity and mechanical stress as a function of the carbon content show three range of carbon content with different properties. The properties of samples with low carbon concentration (x 0.6 are mainly controlled by graphitic carbon states. The band gap of germanium-nitrogen alloys could be tailored from 1 eV to 3 eV range by changing only the bias voltage. The study of the infrared spectra reveals na induction effect in the neighborhood of the Ge-H stretching bond. Also, it was determined the proportionality constant between nitrogen content and the integrated absorption of the Ge- N stretching mode in K = 9.45 x 1018 cm-2DoutoradoFísicaDoutor em Ciência