Orientador: Fernando Alvarez

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin

Resumo: Os materiais amorfos são bem conhecidos desde ha muito tempo, tendo como melhor exemplo o vidro. Somente recentemente o estudo de suas propriedades e suas aplicações na microeletrônica vem crescido dramaticamente. Isto é conseqüência do sucesso obtido por Spear e LeComber(1) no controle das...

Resumo: Os materiais amorfos são bem conhecidos desde ha muito tempo, tendo como melhor exemplo o vidro. Somente recentemente o estudo de suas propriedades e suas aplicações na microeletrônica vem crescido dramaticamente. Isto é conseqüência do sucesso obtido por Spear e LeComber(1) no controle das propriedades elétricas do silício amorfo hidrogenado (a-Si:H) pela incorporação de átomos de fósforo e boro tetraedricamente ligados. Este sucesso encorajou as pesquisas em outros semicondutores amorfos, tais como o carbeto de silício amorfo hidrogenado (a-Si1-xCx:H). Algumas de suas propriedades, como seu "gap" de energia variável, a possibilidade de dopagem e sua resistência mecânica fazem dele um material promissor para uma variedade de aplicações. Uma das possíveis aplicações são os diodos emissores de luz (LED) por injeção de portadores. A relativa baixa luminosidade desses dispositivos permanece não resolvida e as atenções estão voltadas à compreensão das causas dos processos radiativos (e não radiativos) da recombinação de portadores.
Experimentos de fotoluminescência em semicondutores cristalinos e amorfos tem demonstrado ser um boa técnica para elucidar a origem dos fenômenos radiativos. Neste trabalho, nós aplicamos esta técnica para o estudo do a-Si1-xCx:H com "gaps" variando entre 2.0 a 2.8eV, aproximadamente. Também foram feitos estudos de suas propriedades vibracionais e uma correlação entre as ligações formadas no material e a eficiência de luminescência foi encontrada. Os resultados experimentais foram adaptados a modelos sobre a origem dos centros de luminescência e as conclusões sobre isso foram discutidas. Os resultados de outros pesquisadores foram confirmados e foi encontrado um aumento linear da energia do pico e largura da banda de emissão em função do "gap" ótico. As variações do coeficiente de absorção em função dos átomos de carbono incorporados na rede também são discutidas

Abstract: The amorphous materials are well known since long time ago and perhaps, the glasses are the best examples. Only recently, however, the study or their properties as well as their applications to microelectronics have been dramatically increased. This is mainly a consequence or the success...

Abstract: The amorphous materials are well known since long time ago and perhaps, the glasses are the best examples. Only recently, however, the study or their properties as well as their applications to microelectronics have been dramatically increased. This is mainly a consequence or the success obtained by Spear and LeComber(1) in controlling the electric properties or hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) by the incorporation or boron and phosphorous atoms tethrahedrally bonded. This success encouraged the research in other amorphous semiconductors.
Among then, hydrogenated amorphous silicon carbide (a-Si1-xCx:H) is an interesting material. Its unique properties, such as tunable band gap, doping sensitivity and mechanical hardness makes this material promissory for a variety or applications. One or the possible applications are the light emission injection diodes. However, the relative low brightness of these devices remains unresolved and attempts are currently oriented to understand the radiative (and non-radiative) causes of the carriers recombination.
In the past, photoluminescence experiments in crystalline and amorphous semiconductors demonstrated to be a good tool to elucidate the origin or the radiative phenomena. In this work we applied this technique to the study of a-Si1-xCx:H having gaps running approximately from 2.0eV to 2.8eV. Also complementary studies of the material vibrational properties were performed and a correlation between the material structure and luminescence efficiency was found. The experimental results were tested against. the current models and conclusions about the origin of the luminescence band width discussed. We confirm the results of other researchers and a linear increasing of both. emission peak position and band width as a function of the band gap was found. Also, the influence of the carbon atoms inclusions into the network is discussed in relation with the variation of the absorption coefficient and luminescence efficiency