Orientador: Ivan Emilio Chambouleyron

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

Resumo: Neste trabalho são apresentados dados experimentais referentes a propriedades ópticas e elétricas de filmes, de qualidade melhorada, de germânio amorfo hidrogenado e não hidrogenado, dopados com nitrogênio. Mostra-se que a inclusão de pequenas quantidades de átomos de nitrogênio na rede do...

Resumo: Neste trabalho são apresentados dados experimentais referentes a propriedades ópticas e elétricas de filmes, de qualidade melhorada, de germânio amorfo hidrogenado e não hidrogenado, dopados com nitrogênio. Mostra-se que a inclusão de pequenas quantidades de átomos de nitrogênio na rede do a-Ge dá origem a importantes mudanças nas propriedades opto-eletrônicas do material. Eles podem produzir grandes alterações na condutividade de amostras com baixa densidade de defeitos no pseudo-gap. As amostras são depositadas por RF sputtering de um alvo de Ge em uma atmosfera de argônio e nitrogênio (e hidrogênio, nas amostras hidrogenadas). Medidas de transmissão óptica e condutividade de escuro vs temperatura são apresentadas e discutidas. O nível doador introduzido por nitrogênio coordenado tetraedricamente é encontrado a aproximadamente 50 meV abaixo da borda da banda de condução. No que diz respeito às propriedades ópticas, apenas bandas de absorção (vibracionais), na região de IR, devido aos dipolos Ge-N puderam ser observados na série não hidrogenada, que por sua vez, foram utilizadas na determinação do conteúdo de nitrogênio ligado. Um acréscimo na densidade de defeitos pode ser observado e associado à incorporação de nitrogênio. Toda a interpretação é consistente com o processo de dopagem de elementos do Grupo V em semicondutores amorfos coordenados tetraedricamente. Em principio, qualquer elemento do Grupo V (nitrogênio, fósforo, arsênio, antimônio e bismuto) pode atuar como um doador em a-Ge. Devido à toxicidade de compostos como arsina (AsH3) e fosfina (PH3), comumente utilizados para dopagens, o nitrogênio a aparece como um material doador bastante interessante

Abstract:This work presents experimental data referring to the electrical and optical properties of nitrogen-doped hydrogenated and un-hydrogenated amorphous germanium (a-Ge) films of improved quality. It is shown that the inclusion of minute amounts of nitrogen atoms in the a-Ge network produces...

Abstract:This work presents experimental data referring to the electrical and optical properties of nitrogen-doped hydrogenated and un-hydrogenated amorphous germanium (a-Ge) films of improved quality. It is shown that the inclusion of minute amounts of nitrogen atoms in the a-Ge network produces important changes in the opto-electronic properties in the material. They can produce large changes in the conductivity of samples having a low density of electronic states in the pseudo-gap. The samples were deposited by RF sputtering a Ge target in an argon plus nitrogen (and hydrogen in the hydrogenated samples) atmosphere. Optical transmission and dark conductivity vs temperature measurements are presented and discussed. The donor level introduced by fourfold coordinated nitrogen is found to be around 60 meV below the conduction band edge. In the a-Ge:N series. absorption bands due to Ge-N vibrations are measured in the IR region of the spectrum. and used to determine the N content. An increase in the density of detects can be observed and associated to nitrogen incorporation. The overall picture is consistent with the doping process of Group V elements in tetrahedrally coordinated amorphous semiconductors. In principle any of the Group V elements (nitrogen. phosphorus. arsenic. antimony and bismuth) could act as donors in a-Ge. Because of the toxicity of such compounds as arsine (AsH3) and phosphate (PH3) which are commonly used for doping. nitrogen appears attractive as a donor material