Orientador: Jorge Ivan Cisneros

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin

Resumo: Filmes de antimoneto de gálio amorfo foram preparados em um sistema de evaporação flash especialmente construído. O controle dos parâmetros de evaporação permitiu a obtenção de amostras de diferentes composições, inclusive estequiométricas. As propriedades físicas dos materiais foram...

Resumo: Filmes de antimoneto de gálio amorfo foram preparados em um sistema de evaporação flash especialmente construído. O controle dos parâmetros de evaporação permitiu a obtenção de amostras de diferentes composições, inclusive estequiométricas. As propriedades físicas dos materiais foram analisadas usando as espectros copias óptica, de foto-elétrons, de perda de energia por elétrons, de absorção no infravermelho e espalhamento Raman, além de difratometria de raios-X e medidas de condutividade elétrica. Por influência das diferenças composicionais as amostras apresentaram modificações na borda de absorção e na condutividade elétrica. O afastamento da estequiometria nas amostras de GaSb foi analisado com base nos resultados obtidos, os quais evidenciaram a existência de desordem química no material. Neste caso a desordem química é representada principalmente por ligações "erradas" entre elementos da mesma espécie e por sítios atômicos com coordenação diferente de quatro. Tratamentos térmicos seqüenciais primeiramente induziram variações detectáveis na borda de absorção, nas bandas vibracionais e nos espectros Raman do GaSb amorfo. As variações observadas são compatíveis com o ordenamento da estrutura do material a nível dos primeiros vizinhos dos sítios atômicos. Tratamentos a temperaturas iguais ou superiores a 210°C provocaram a cristalização parcial do material, conforme se constata através dos difratogramas de raios-X. A partir dos resultados experimentais propusemos um mecanismo de cristalização, baseado na segregação de excessos de antimônio para fora das regiões cristalizadas, e na posterior acumulação do excesso de antimônio nas regiões amorfas intersticiais. As propriedades físicas do material amorfo altamente desbalanceado e as propriedades do material estequiométrico apresentam fortes semelhanças, em decorrência do fato de que a matriz amorfa que permanece no material parcialmente cristalizado apresenta defeitos estruturais semelhantes aos existentes nos materiais desbalanceados. Os modelos de estrutura eletrônica existentes são utilizados na análise deste problema

Abstract: Amorphous gallium antimonide films were deposited in a specially designed flash evaporation system. The control of the evaporation parameters allowed us to obtain samples with various compositions. including the stoichiometric ones. The physical properties of the material were analyzed...

Abstract: Amorphous gallium antimonide films were deposited in a specially designed flash evaporation system. The control of the evaporation parameters allowed us to obtain samples with various compositions. including the stoichiometric ones. The physical properties of the material were analyzed using optical spectroscopy, photoelectron spectroscopy. X-ray diffractometry. electrical conductivity. Raman scattering. infrared absorption and electron energy loss measurements. In samples with different compositions. the optical absorption edge and the DC electrical conductivity were modified. The departure from stoichiometry in GaSb films is analyzed on the basis of these results which can be used as an evidence of the chemical disorder. This kind of disorder is represented here by either wrong bonds or sites with different coordination. Thermal annealing with a sequence of increasing temperatures first induced detectable variations in the optical absorption edge and in the vibrational properties of the amorphous GaSb. These variations are compatible with the GaSb local ordering and were observed by Raman scattering and infrared absorption spectra. The annealing at higher temperatures allowed the crystallization of the material confirmed by X-Ray diffraction. From these experimental results a crystallization mechanism based on the segregation of Sb excess coming from the crystallized regions toward the amorphous tissue is proposed.