PG-EAM - Graduate Program in Aeronautical and Mechanical Engineering
PT EN
Master's Dissertation 2022

Propriedades de filmes de nitreto de gálio depositados pela técnica de sputtering

Author

Regiane Santana de Oliveira

Concentration Area

Materiais, Manufatura e Automação

Defense Date

13/06/2022

Thesis Number

78539

Abstract

Este trabalho consiste na produção e caracterização das propriedades de filmes finos de nitreto de gálio (GaN) crescidos por sputtering reativo. Os filmes foram depositados sobre substratos de silício de diferentes orientações e substratos de vidro. A temperatura do substrato e a distância entre alvo e substrato foi alterada a fim de investigar a influência desses parâmetros nas propriedades dos filmes obtidos. A atmosfera de plasma na câmara de processos foi mantida à pressão de 3 mTorr para as deposições, com fluxo constante de 7 sccm de argônio e 14 sccm de nitrogênio. A potência de radiofrequência aplicada ao alvo de gálio foi de 60 W. Os valores de temperatura de substrato utilizados foram 250, 400 e 550 °C e os valores de distância alvo-substrato utilizados foram de 90, 125 e 160 mm. As técnicas de perfilometria mecânica, difração de raios-X, espectroscopia Raman, espectroscopia UV-visível e microscopia de força atômica foram utilizadas para investigar as propriedades estruturais, morfológicas e ópticas dos filmes. Os resultados indicaram a formação de filmes de GaN com estrutura wurtzita, com tendência de textura e crescimento orientado na direção do eixo c, o que é de grande importância para diversas aplicações, principalmente aquelas que exploram as propriedades piezoelétricas do material. Utilizando temperatura de substrato de 550 °C observa-se que a orientação do substrato de silício deixa de ser um fator significativo para a maioria das propriedades dos filmes de GaN obtidos. As propriedades estruturais e ópticas dos filmes estão em acordo com o esperado para o GaN. As amostras apresentaram índice de refração entre ~2,13 e ~2,45 e valores de gap óptico entre ~3,03 e ~3,23 eV. Os resultados e discussões apresentadas neste trabalho visam aprimorar a compreensão das condições ideais do processo de crescimento de filmes finos de GaN de alta qualidade pela técnica de sputtering.

Keywords

Filmes finos Nitretos de gálio Pulverização catódica Difração por raios x Silício Espectros Raman Espectrofotometria Física de plasmas Física