Difração múltipla de raios-X no estudo de ordenamento em ligas semicondutoras e defeitos em semicondutores implantados

Orientador: Lisandro Pavie CardosoTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb WataghinResumo: Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento da difração múlt ipla de raios-X, como uma nova técnica de caracterização de materiais semicondutores submetidos à implantação iônica, e também de estruturas epitaxiais que apresentam ordenamento atômico. A técnica também mostrou-se de grande utilidade no estudo da coerência entre as redes cristalinas de heteroestruturas. A sensibilidade do caso de difração Bragg-superfície (BSD) ao regime cinemático ou dinâmico, foi aplicado através do mapeamento das curvas de isointensidade, no estudo dos efeitos da dose (fluência) e da energia do feixe iônico na rede do GaAs, fornecendo informação sobre a perfeição cristalina na direção paralela à superfície, através da medida do seu comprimento de coerência. Os casos BSD também foram escolhidos como método de observação direta do ordenamento atômico, pois os picos BSD mais intensos, pela geometria utilizada, são os com reflexões secundárias 111, que já foram descritas na literatura, como sendo as direções em que ocorre o ordenamento nos compostos III-V. A assimetria observada nas intensidades dos picos BSD em relação ao espelho de simetria, é reflexo da presença do ordenamento, que neste trabalho, foi observado pela primeira vez em amostras crescidas por epitaxia por feixe químico (CBE). No estudo das amostras de GaInP/GaAs, utilizando varreduras Renninger com radiação síncrotron, observou-se pela primeira vez a ocorrência de reflexões híbridas coerentes, em casos de quatro feixes da difração múlt ipla. Uma quebra de simetria observada nas varreduras Renninger, foi explicada como conseqüência do miscut do substrato. O grande comprimento de coerência da radiação síncrotron foi importante para essas observações, desde que ele tem que ser preservado ao longo de todo o caminho híbridoAbstract: The aim of this work is to develop the X-ray multiple diffraction, as a new technique to characterize semiconductors wafers submitted to ion implantation and, epitaxial layers that presents atomic ordering. The technique was also of great usefulness in the study of the heterostucture lattice coherence. The sensitivity of the Bragg-surface diffraction (BSD) case to the regime of diffraction, dynamical or kinematical, was applied through BSD condition mapping, to analyze the role of dose and energy in the ion implantation process in GaAs lattice, providing information regarding in-plane crystalline perfection, it means, in the parallel direction of the sample surface, through the measurement of the surface lattice coherence length. BSD cases were also chosen as a method for direct observation of atomic ordering in semiconductors, since the strongest BSD peaks are in the [111] direction, reported in the literature, as the atomic ordering directions in III-V epitaxial layers. The asymmetry observed in the peak intensities, regarding the symmetry mirrors are due to the presence of ordered regions in the sample, that were observed for the first time in this work, in samples grown by chemical beam epitaxy (CBE). We have also observed for the first time, the occurrence of coherent hybrid reflect ions in mult iple diffract ion four-beam cases using synchrotron radiat ion Renninger scans to analyze GaInP/GaAs(001) samples. The symmetry break observed in the scans was explained as a consequence of the substrate miscut. The large coherence length of synchrotron radiation was important to these observations, since it has to be preserved along the hybrid pathDoutoradoFísicaDoutor em Ciência