Implantação e desenvolvimento de um laboratorio de crescimento epitaxial de semicondutores compostos III-V pelo metodo de epitaxia quimica em vacuo

Orientador: Mauro Monteiro Garcia de CarvalhoTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb WataghinResumo: Este trabalho experimental visa descrever a implantação e desenvolvimento de um laboratório de crescimento de semicondutores compostos III-V pelo método de Epitaxia Química em Vácuo, VCE (Vacuum Chemical Epitaxy). Diversos métodos epitaxiais são descritos em tentativa de situar o método VCE no contexto geral das tecnologias de produção de filmes finos monocristalinos. Ênfase maior é aplicada ao método de Epitaxia por Fase Vapor de Organometálicos, ascendente direto do método VCE. Em seguida às justificativas da escolha do sistema material a ser crescido, GaAs/GaAlAs, faz-se uma descrição detalhada do método VCE, enfatizando as principais dificuldades encontradas durante sua implantação e as soluções desenvolvidas para superá-las. Por fim, ensaia-se associar a optimização das condições de crescimento de camadas com os resultados da caracterização por diversas técnicas, que levantam muitas propriedades ópticas e elétricas das amostras crescidas. Em particular, é feita identificação da impureza residual predominante em camadas homoepitaxiais de GaAs, bem como uma análise da sua incorporação, e em camadas heteroepitaxiais de GaAlAs, nesse caso sendo constatada uma maciça dopagem residual atribuída à natureza do organometálico precursor, no caso o trimetilalumínio. O sistema VCE acha-se apto a ser utilizado para crescer quaisquer semicondutores compostos III-V, à medida que sejam providos os correspondentes vapores precursores e seus controles de escoamentoAbstract: This experimental work deals with the implantation and development of a laboratory to grow III-V compound semiconductors by the Vacuum Chemical Epitaxy (VCE) method. Several epitaxial methods are described aiming to locate the VCE method in the general context of single crystal thin films production technologies. Major emphasis is given to Organometallic Vapor Phase Epitaxy (OMVPE), direct ascent method to VCE. After a justification of the choice of the material system GaAs/GaAlAs to be grown, a detailed description is made on VCE method emphasising main difficulties found during its implantation and solutions developed to overcome them. At last, an association between the optimization of the layer growth conditions and the results from characterization of the layers by a variety of techniques is tried. These techniques give off many optical and electrical properties of the grown samples. Particularly, the predominant residual impurity is identi:fied on homoepitamal GaAs layers, as well as an analysis of its incorporation is made. The predominant residual impurity is also identified on heteroepitamal GaAlAs layers, in which a heavy residual doping is measured and related to the nature of the precursor organometallic. The VCE system is able to grow any III-V semiconductor compound while be provided the corresponding source vapors along with their mass flow rate controlsDoutoradoFísicaDoutor em Ciência