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Type: TESE
Degree Level: Doutorado
Title: Caracterização elétrica de nanoestruturas semicondutoras
Title Alternative: Electrical characterization of semiconductors nanostructures
Author: Vicaro, Klaus Orian, 1978-
Advisor: Cotta, Mônica Alonso, 1963-
Abstract: Resumo: Neste trabalho caracterizamos as propriedades elétricas de nanoestruturas semicondutoras de InAs/InP, principalmente quantum dots e quantum wires, obtidas pelo modo de crescimento Stranski-Krastanov com epitaxia por feixe químico (CBE). Medidas de topografia, de condutância elétrica e corrente-voltagem com resolução espacial foram realizadas nas estruturas crescidas utilizando microscopia de força atômica em modo condutivo (C-AFM) com ponta metalizada. Estruturas tipo mesa foram processadas nas amostras usadas em C-AFM e medidas elétricas a temperaturas mais baixas que 273 K foram adquiridas. Transporte por emissão termiônica tridimensional (não-homogêneo) foi observado entre a ponta condutora e as nanoestruturas de InAs. Isso sugere que as vizinhanças da nanoestrutura, formada pela wetting layer (WL), alteram a configuração da altura da barreira, tornando-a dependente da voltagem aplicada na junção metal-semicondutor. Por outro lado, a voltagem de limiar, definida como a voltagem necessária para obter a menor corrente elétrica detetável, varia com o tamanho e forma da nanoestrutura; ela está relacionada com o estado eletrônico da nanoestrutura e também com o gap eletrônico do semicondutor, que é menor nas nanoestruturas maiores. Condução elétrica por hopping e ruído telegráfico aleatório (RTN) foram observados a baixas temperaturas nos dispositivos fabricados via e-beam com dezenas ou centenas de nanoestruturas de InAs/InP. O transporte tipo hopping de Éfros-Shklovskii ocorre a temperaturas mais altas (> 70 K) e polarizações baixas onde a densidade de portadores no dispositivo é baixa e a interação coulombiana forte. Com o aumento da polarização o hopping muda para intervalo variável de Mott em sistemas 2D, e correlacionado com a dimensionalidade da WL ¿o canal de condução. O RTN aparece em temperaturas mais baixas (< 40 K) mas somente nos dispositivos contendo nanoestruturas que permitem o aprisionamento de portadores. Simulações numéricas usando um modelo heurístico mostraram que poucas nanoestruturas podem alterar o transporte elétrico num ensemble com centenas delas

Abstract: In this work we characterized the electrical properties of InAs/InP semiconductor nanostructures, mainly quantum dots e quantum wires, obtained by Stranski-Krastanov growth mode using chemical beam epitaxy (CBE). Topography, electrical conductance, and current-voltage measurements with spatial resolution were performed on the grown structures using atomic force microscopy in conductive mode (C-AFM) with metalized tip. Mesa-like structures were processed on the samples used in C-AFM; electrical measurements at temperatures lower than 273 K were then acquired. Three-dimensional thermionic emission (non-homogeneous) transport was observed between the conductive tip and the InAs nanostructures. This suggests that the nanostructure neighborhood, formed by the wetting layer (WL), changes the barrier height configuration and makes it dependent on the voltage applied to the metal-semiconductor junction. On the other hand, the threshold voltage, defined as the voltage necessary to detect the lowest current level, varies with nanostructure size and shape; it is related to the nanostructure electronic state and also to the semiconductor electronic gap that is smaller for the larger nanostructures. Electrical conductance via hopping and random telegraphic noise (RTN) were observed at low temperatures on the devices fabricated via e-beam with dozens or hundreds of InAs/InP nanostructures. The Éfros-Shklovskii hopping transport occurs at higher temperatures (> 70 K) and low polarizations where the device carrier density is low and the coulombian interaction is strong. Increasing the polarization the hopping changes to the Mott variable range on 2D system, which correlates to the WL dimensionality ¿the conduction channel. The RTN appears in low temperatures (< 40 K) but only in those devices with nanostructures that allow carrier trapping. Numerical simulations using a heuristic model showed that few nanostructures can change the electrical transport in an ensemble with hundreds of them
Subject: Pontos quânticos
Microscopia de força atômica
Editor: [s.n.]
Citation: VICARO, Klaus Orian. Caracterização elétrica de nanoestruturas semicondutoras. 2008. 130 f. Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin, Campinas, SP. Disponível em: http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/330491. Acesso em: 27 jun. 2019.
Date Issue: 2008
Appears in Collections:IFGW - Tese e Dissertação

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