PG-EAM - Graduate Program in Aeronautical and Mechanical Engineering
PT EN
Master's Dissertation PG-FÍSICA 2020

Propriedades morfológicas e estruturais de filmes de nitreto de gálio crescidos por pulverização catódica

Author

Hebert de Amorim Folli

Concentration Area

Física de Plasmas

Program

Física

Defense Date

29/05/2020

Thesis Number

76825

Abstract

O nitreto de gálio (GaN) é um material semicondutor com ampla aplicação tecnológica devido, principalmente, ao seu bandgap largo, alta condutividade térmica e alta dureza. Atualmente, muitas pesquisas têm sido direcionadas à melhoria das propriedades desse material e das formas de otimização das técnicas utilizadas para o crescimento de filmes finos de GaN. Neste sentido, este trabalho consiste na produção e investigação das propriedades de filmes finos de GaN crescidos por sputtering tendo como parâmetros principais a pressão de trabalho e a potência de descarga de RF. Os filmes foram depositados sobre substratos de silício (Si) e vidro utilizando um alvo de gálio (Ga) com alto nível de pureza e atmosfera de plasma contendo gás argônio (Ar) e nitrogênio (N2). A pressão de trabalho e a potência de radiofrequência (RF) aplicada ao alvo de Ga foram variadas de 3 mTorr a 20 mTorr e de 30 W a 90 W, respectivamente. A morfologia, microestrutura e propriedades ópticas dos filmes foram analisadas por perfilometria mecânica, microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia de força atômica (AFM), difração de raios X (DRX), espectroscopia Raman e elipsometria. Os resultados mostram uma clara tendência de crescimento preferencial com o eixo c da estrutura wurtzita perpendicular à superfície do substrato para todas as amostras depositadas, independentemente do tipo de substrato, quando elas foram submetidas a condições de deposição de baixa pressão e potência RF. No entanto, observa-se em elevada potência um regime diferenciado de crescimento com forte dependência da natureza do substrato influenciando na morfologia, nas propriedades estruturais dos filmes e na largura de banda proibida do GaN. Tal investigação apresentada nesta dissertação aprimora a compreensão das condições ideais do processo de crescimento epitaxial de filmes de GaN por meio da técnica de pulverização catódica.

Keywords

Filmes finos Pulverização catódica Nitretos de gálio Semicondutores Difração por raios x Silício Varreduras Física de plasmas Física