Orientador: Iris Concepcion Linares de Torriani

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

Resumo: É bem sabido que a forma de linha de difração de raios-x está relacionada com a cristalinidade do material, e que podemos estimar o tamanho médio dos grãos cristalinos (L) em várias direções na rede analisando o pico de raios-x correspondente. Um efeito equivalente ocorre no espectro de...

Resumo: É bem sabido que a forma de linha de difração de raios-x está relacionada com a cristalinidade do material, e que podemos estimar o tamanho médio dos grãos cristalinos (L) em várias direções na rede analisando o pico de raios-x correspondente. Um efeito equivalente ocorre no espectro de espalhamento Raman de um semicondutor microcristalino, conforme pode ser observado em publicações de vários grupos experimentais e teóricos nos últimos anos. Com base na teoria proposta por Richter e outros [Ri1] para o espectro Raman devido a fônons semi-confinados no volume de pequenos grãos esféricos, obtemos uma expressão analítica para a forma de linha Raman de germânio microcristalino. Utilizando uma subrotina de ajuste de curvas baseada no método de mínimos quadrados, ajustamos a expressão obtida aos dados experimentais de vários filmes de mc-Ge, obtendo como resultado do ajuste o diâmetro médio dos grãos. Considerando que estes obedecem uma distribuição gaussiana de tamanhos, determinamos também a largura aL dessa distribuição para cada amostra, conseguindo uma concordância muito boa entre a expressão teórica e os dados experimentais. Comparando os valores encontrados com os resultados obtidos pela técnica usual de raios-x, concluímos que o novo método de cálculo de L é viável, sendo que os resultados têm uma boa concordância com L medido por raios-x nos casos em que se pode dizer que a aproximação de grãos esféricos é válida

Abstract: It is well known that the X-ray diffraction line shape is related to the crystallinity of the sample material. The average size of the crystallites (L) in certain lattice directions can be evaluated from the broadening of the corresponding X-ray line. A similar effect is observed in the...

Abstract: It is well known that the X-ray diffraction line shape is related to the crystallinity of the sample material. The average size of the crystallites (L) in certain lattice directions can be evaluated from the broadening of the corresponding X-ray line. A similar effect is observed in the Raman spectrum of micro-crystalline semiconductors. This subject has been discussed and applied in sever al publications of experimental and theoretical groups during the last few years. Based on the theory proposed by Richter et at [Ri1] for the Raman spectrum due to partially confined fonons in the volume of small spherical grains we can obtain an analytical expression for the Raman line of micro-crystalline Ge. Using a curve fitting sub-routine based on the least squares method we proceeded to fit the experimental data obtained from several mc-Ge samples with the proposed analytical expression. The average crystallite size was obtained directly from the fitting parameters. Assuming a Gaussian size distribution we determined the corresponding aL parameters for each sample, getting to a very good agreement between the experimental data and the theoretical calculation. Making a comparison of the values obtained using this analysis of the Raman line and the usual X-ray diffraction technique, we were able to conclude that both techniques will give similar results for the crystallite measurement only in those cases in which the approximation of "spherical" grains is valid