Influência do hidrogênio nas propriedades ópticas, estruturais e termomecânicas de germânio armofo hidrogenado
Mauricio Morais de Lima Junior
DISSERTAÇÃO
Português
T/UNICAMP L628i
Campinas, SP : [s.n.], 1998.
60f. : il.
Orientador: Francisco das Chagas Marques
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin
Resumo: Estudamos a influência do hidrogênio nas propriedades ópticas, estruturais e termomecânicas de filmes finos de germânio amorfo hidrogenado, a-Ge:H, preparados por rf-sputtering. A estrutura das ligações entre o germânio e o hidrogênio foi estudada através do espectro de absorção na região do...
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Resumo: Estudamos a influência do hidrogênio nas propriedades ópticas, estruturais e termomecânicas de filmes finos de germânio amorfo hidrogenado, a-Ge:H, preparados por rf-sputtering. A estrutura das ligações entre o germânio e o hidrogênio foi estudada através do espectro de absorção na região do infravermelho. As amostras apresentam as bandas wagging, stretching e bending associadas aos diversos modos vibracionais das ligações do germânio com o hidrogênio. Observamos um acréscimo no parâmetro de microestrutura, que pode ocorrer devido ao aumento nos radicais GeH2 ou GeH3 ou pode ser causado por um aumento nas ligações GeH no interior de voids. Encontramos um deslocamento, para maiores energias (blue shift), das bandas wagging e stretching quando ocorre um aumento na concentração de hidrogênio. Este efeito pode ser atribuído à redução na constante dielétrica do material provocada pela presença de H na rede do Ge. Mostramos que é possível utilizar a banda stretching para uma estimativa da concentração de H ligado.
Verificamos que o aumento da incorporação de hidrogênio nos filmes provoca um crescimento na quantidade de bolhas que surgem nas amostras. Este fenômeno está associado à presença de stress compressivo e de hidrogênio molecular nos filmes. O valor do stress compressivo varia de 0.3 GPa, para filmes não hidrogenados, até cerca de 0.7 GPa, para amostras com concentração total de hidrogênio de 17%.
O biaxial modulus do material diminui com o aumento do conteúdo de hidrogênio nos filmes. Este resultado está de acordo com o modelo de He e Thorpe que relaciona as constantes elásticas com a coordenação média da rede. O coeficiente de dilatação térmica, a., foi obtido pela primeira vez para filmes finos de germânio amorfo. Ocorre um aumento no valor de a. quando há um acréscimo na concentração de hidrogênio nas amostras Ver menos
Verificamos que o aumento da incorporação de hidrogênio nos filmes provoca um crescimento na quantidade de bolhas que surgem nas amostras. Este fenômeno está associado à presença de stress compressivo e de hidrogênio molecular nos filmes. O valor do stress compressivo varia de 0.3 GPa, para filmes não hidrogenados, até cerca de 0.7 GPa, para amostras com concentração total de hidrogênio de 17%.
O biaxial modulus do material diminui com o aumento do conteúdo de hidrogênio nos filmes. Este resultado está de acordo com o modelo de He e Thorpe que relaciona as constantes elásticas com a coordenação média da rede. O coeficiente de dilatação térmica, a., foi obtido pela primeira vez para filmes finos de germânio amorfo. Ocorre um aumento no valor de a. quando há um acréscimo na concentração de hidrogênio nas amostras Ver menos
Abstract: We studied the influence of hydrogen on the optical, structural, and thermomechanical properties of hydrogenated amorphous germanium thin fi1ms, a-Ge:H, prepared by rf-sputtering. Infrared spectroscopy was used to study the structure of the GeHn sites. The samples present wagging,...
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Abstract: We studied the influence of hydrogen on the optical, structural, and thermomechanical properties of hydrogenated amorphous germanium thin fi1ms, a-Ge:H, prepared by rf-sputtering. Infrared spectroscopy was used to study the structure of the GeHn sites. The samples present wagging, stretching, and bending modes related to GeH, GeH2, and GeH3 bonds. We also observed an increase in the microstructure parameter as the hydrogen content increased. This could be related to an increase in the GeH2 and GeH3 concentration, or GeH bonds in the voids. In addition, there is a shift to higher energies (blue shift) of the wagging and stretching bands as the hydrogen concentration increases. This shift can be explained by the reduction of the dielectric constant of the films, resulting from the presence of hydrogen in the germanium network. We also showed the possibility of using the stretching band to estimate the concentration of bonded hydrogen in the films.
We verified that the incorporation of hydrogen increases the presence of bubbles and pin holes on the films surface. This phenomenon is related to the compressive stress and the presence of molecular hydrogen in the film structure. The values for the compressive stress vary from about 0.3 GPa, for non-hydrogenated fi1ms, to about 0.7 GPa, for samples with total hydrogen concentration of about 17 at. %.
The biaxial modulus decreases with the increase in the hydrogen concentration in the films. This result is in agreement with the model developed by He and Thorpe who relate the elastic constants of the material to the mean coordination of the network. We also measured, for the first time, the thermal expansion coefficient of a-Ge:H films as a function of the hydrogen content. We observed that an increase in the hydrogen concentration led to an increase in the thermal expansion coefficient Ver menos
We verified that the incorporation of hydrogen increases the presence of bubbles and pin holes on the films surface. This phenomenon is related to the compressive stress and the presence of molecular hydrogen in the film structure. The values for the compressive stress vary from about 0.3 GPa, for non-hydrogenated fi1ms, to about 0.7 GPa, for samples with total hydrogen concentration of about 17 at. %.
The biaxial modulus decreases with the increase in the hydrogen concentration in the films. This result is in agreement with the model developed by He and Thorpe who relate the elastic constants of the material to the mean coordination of the network. We also measured, for the first time, the thermal expansion coefficient of a-Ge:H films as a function of the hydrogen content. We observed that an increase in the hydrogen concentration led to an increase in the thermal expansion coefficient Ver menos
Influência do hidrogênio nas propriedades ópticas, estruturais e termomecânicas de germânio armofo hidrogenado
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