Orientador: Ivan Emilio Chambouleyron

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

Resumo: Este trabalho relata resultados na criação e recozimento de defeitos metaestáveis induzidos por luz em filmes finos de germânio amorfo hidrogenado de qualidade eletrônica. Os filmes foram depositados pelo método sputtering de rádio freqüência numa atmosfera de Ar-Hz, em substratos mantidos à...

Resumo: Este trabalho relata resultados na criação e recozimento de defeitos metaestáveis induzidos por luz em filmes finos de germânio amorfo hidrogenado de qualidade eletrônica. Os filmes foram depositados pelo método sputtering de rádio freqüência numa atmosfera de Ar-Hz, em substratos mantidos à temperatura de o 180 ºC. As amostras são fotocondutoras, com af/ae = 1.5 até 2.0 sob iluminação AM1 (100 mW/cm2), à temperatura ambiente. Tanto a fotocondutividade, quanto a condutividade de escuro das amostras decaem após exposição à luz intensa. O efeito é atribuído à formação de defeitos induzidos por luz. A T = 310 K a condutividade de escuro decresce a 85% do seu valor inicial depois de alguns minutos sob iluminação AM1. As mudanças são metaestáveis e tanto a af e a ae, retornam a seus valores originais depois de algumas horas no escuro. Com o intuito de estabelecer uma cinética para a formação e o recozimento dos defeitos, uma montagem diferencial de condutividade foi utilizada em diferentes temperaturas e diferentes condições de iluminação. Tanto os processos de formação, quanto o recozimento de defeitos revelaram ser ativados com a temperatura. A evolução temporal do processo tanto de criação quanto do recozimento dos defeitos pode ser melhor explicado por uma lei do tipo exponencial alongada: Da exp -(t/t)b , com b = 0.8 ± 0.1. A constante característica 1/t tem uma energia de ativação de 0.45 eV. Como no caso do a-Si:H, um possível mecanismo que dê conta deste tipo de comportamento para a cinética da metaestabilidade esta associado à difusão do hidrogênio no material. Medidas em difusão de hidrogênio também são apresentadas neste trabalho. As técnicas empregadas para a detecção do hidrogênio foram a espectroscopia de infravermelho e ERDA (Elastic Recoil Detection Analisys). Uma difusão do tipo dispersiva foi encontrada com um coeficiente de difusão de @ 10-15 cm2/s à temperatura de 300 ºC. Os dados obtidos até o momento não deixam claro o papel do hidrogênio no efeito metaestável induzido por luz no a-Ge:H

Abstract: This work reports on light induced metastable defect creation and annealing in a-Ge:H thin films of electronic quality. The films were deposited by the RF sputtering method in an Ar-Hz o atmosphere onto substratum¿s held at 180 ºC. The samples are photo-conductive, with apc/ad = 1.5 to 2...

Abstract: This work reports on light induced metastable defect creation and annealing in a-Ge:H thin films of electronic quality. The films were deposited by the RF sputtering method in an Ar-Hz o atmosphere onto substratum¿s held at 180 ºC. The samples are photo-conductive, with apc/ad = 1.5 to 2 under AM1 conditions (100 mW/cm2) at room temperature. Both, the dark-and the photo-conductivity of the samples decrease after light soaking. The effect is attributed to light induced defect formation. At T = 310 K the dark conductivity decreases to 86% of its initial value after a few minutes of AM1 soaking. The changes are metastable and both, apc and ad, return to their original values after some hours in the dark. In order to establish the kinetics of defect formation and annealing a differential setup was used to measure conductivity transients at different temperatures and under different illumination conditions. Both, the defect formation and the annealing processes. Were found to be temperature activated. The temporal evolution of the annealing process is best explained by a stretched exponential law: Da exp ¿(t/t)b , with b = 0.8 ± 0.1. The characteristic inverse decay time 1/t has an activation energy of 0.45 eV. As in the case of a-Si:H, this kind of process kinetics may be associated with hydrogen diffusion in the material. Hydrogen diffusion measurements are being carried on our samples by thermal annealing at different temperatures and annealing times. The hydrogen detection techniques used are IR spectroscopy and ERDA (Elastic Recoil Detection Analysis). A dispersive type of diffusion was found with a diffusion coefficient of @ 10-15 cm2/s at 300 °C. Results obtained up to now do not give a clear role to the hydrogen diffusion on the metastable effects observed in a-Ge:H