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Title: Caracterização das propriedades estruturais de heterojunções de SiGe
Authors: Franco, Nuno Pedro Serras Lucas Nobre, 1969-
Advisor: Barradas, Nuno Pessoa, 1967-
Vallêra, António Manuel Barros Gomes de, 1947-
Keywords: Física da matéria condensada
Teses de doutoramento
Issue Date: 2007
Abstract: Nesta tese são apresentados os resultados experimentais e a caracterização estrutural de multicamadas epitaxiais compostas por Si, Ge e por ligas semicondutoras Si1-XGeX, onde X representa a concentração de Ge. Esta liga semicondutora começou por ser usada na indústria microelectrónica em transístores bipolares, devido ao seu alto desempenho quando comparado com os transístores tradicionais de Si. Hoje em dia esta tecnologia está a expandir-se em todas as direcções em variadas áreas da microelectrónica. Neste estudo são estudadas as propriedades estruturais das camadas epitaxiais fundamentais utilizadas em dispositivos MODFET (Transístor de Efeito de Campo de Dopagem Modulada), com ênfase na caracterização ao nível do estado de tensões e composição da liga em cada camada. O objectivo do trabalho prende-se com a compreensão das propriedades físicas estruturais, nomeadamente com a abordagem da medição da composição em camadas ultra finas sujeitas a tensões. A metodologia seguida baseia-se na integração dos resultados obtidos por diferentes técnicas complementares, através de uma análise sistemática e multidisciplinar. Assim essa abordagem passa pelo: crescimento epitaxial de amostras usando principalmente a deposição epitaxial em fase de vapor (CVD) e por feixe molecular (MBE); técnicas de caracterização nanoestrutural, como sendo a difracção de raios-x (XRD) usando a técnica de mapeamento no espaço recíproco (RSM) e a espectroscopia de retrodispersão de Rutherford (RBS), complementadas por resultados obtidos por microscopia electrónica de transmissão (TEM). Por fim a confrontação e correlação dos resultados estruturais com a principal propriedade eléctrica de transporte, ou seja, a mobilidade. Com este trabalho fica clara a necessidade de um conhecimento detalhado estrutural, ilustrando um conjunto de métodos muito precisos e essenciais, à caracterização estrutural de multicamadas epitaxiais de ligas semicondutoras SiGe.
In this work I present an experimental study of the structure of epitaxial multilayers of Si, Ge and Si1-xGex semiconductor alloys, where x represents the germanium concentration. These semiconductor alloys started being used in the microelectronic industry for high performance bipolar transistors. Nowadays this technology is extending to other microelectronic devices, including the optoelectronics field. In this study I focussed on the structural properties of MODFET (Modulation Doped Field Effect Transistor) epitaxial multilayers, with an emphasis on the characterization of the strain status and Ge composition of each layer. The fundamental purpose of this work is therefore to provide knowledge on their structural properties, focussing on the issues of accurate measurement of Ge concentration, strain status and thickness of epitaxial thin layers. The approach taken in this thesis is to integrate complementary information provided by different structural characterization techniques through a systematic and multidisciplinary analysis. High quality epitaxial layers were grown by Chemical Vapour Deposition (CVD) and by Molecular Beam Epitaxy (MBE) and then characterized by X-Ray diffraction (XRD) using the Reciprocal Space Mapping (RSM) technique and by Rutherford Backscattering Spectroscopy (RBS), complementedby Transmission Electron Microscopy (TEM). Finally, the structural results are correlated with the most important transport property, carrier mobility.This work clarifies the need for detailed structural studies in such multilayers, and illustrates how a set of very accurate techniques can provide essential information on silicon-germanium layered structures.
Description: Tese de doutoramento em Física (Física da Matéria Condensada), apresentada à Universidade de Lisboa através da Faculdade de Ciências, 2008
URI: http://sibul.reitoria.ul.pt/F/?func=item-global&doc_library=ULB01&type=03&doc_number=000531871
http://hdl.handle.net/10451/1536
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