Dopagem tipo-n e mudanças estruturais induzidas pelo nitrogênio de filmes de germânio amorfo hidrogenado

Orientador: Ivan ChambouleyronTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica "Gleb Wataghin"Resumo: Neste trabalho são apresentadas e discutidas diversas informações relativas às propriedades estruturais e optoeletrônicas de filmes dopados tipo-n de a-Ge:H, usando impurezas de p e As (fontes sólidas) e N (usando o gás NH3). Também foram estudadas as mudanças estruturais no a-Ge:H induzidos pelo N, numa faixa de concentrações de nitrogênio de ~2-6 at. %. As amostras foram crescidas por rf- sputtering. Como técnicas de caracterização utilizaram-se medidas de condutividade no escuro e fotodeflexão (PDS) e espectroscopias de transmissão óptica (na faixa NIR- VIS) e infravermelho. No que se refere ao estudo da dopagern, foi confirmada a dopagem ativa do a- Ge:H com P e As usando pela primeira vez fontes sólidas como dopantes. Observaram-se variações da energia de ativação de ~0.3 eV e aumento da condutividade a temperatura ambiente de ~ 3 ordens de grandeza, para as três impurezas utilizadas. O As mostrou-se ser o dopante menos eficaz. Em relação ao segundo estudo, encontrou-se que o nitrogênio prefere incorporar-se nos filmes na forma de radicais NH e NH2 e foi sugerido que esses radicais induzem a formação de cavidades no material. Foi observado pela primeira vez o deslocamento da freqüência de vibração Ge-H stretching surface-like para menores energias, fato explicado como sendo devido à diminuição do volume médio das cavidades em função da concentração de nitrogênioAbstract: In this work several informations are presented and discussed about structura1 and optoelectronic properties of doped samples of hydrogenated amorphous germanium (a-Ge:H) using P, As (solid sources) and N (using NH3) as doping impurities. In addition, we studied structura1 changes of a-Ge:H induced by N, in the nitrogen concentration range of ~2-6 at. %. The samples were deposited by rf- sputtering and characterized by Photothermal Deflection Spectroscopy (PDS), optical transmission spectroscopy in the Near InfraRed- Visible and lnfraRed and measurements of dark conductivity. With respect to doping, the active doping of a-Ge:H was confirmed for the first time by using solid sources of P and As as impurities. We observed activation energy changes about ~0.3 eV and a room temperature conductivity increase of about ~3 orders of magnitude for the three impurities used. Arsenic showed to be the less efficient dopant. In relation with the second study, we found the preferential incorporation of N as NH and NH2 radicals and we suggest that these radicals induce the creation of cavities in the material. We observed for the first time a shift of the vibration frequency of a-Ge:H stretching surface-like to lower energies, this fact was explained as being due to decreasing of the average void volume as a function of the nitrogen concentrationDoutoradoFísicaDoutor em Ciência