Estudo físico de dispositivos semicondutores em diamante policristalino

Abstract

O objectivo deste trabalho foi o estudo de filmes de diamante policristalino, tendo em vista a sua utilização como material semicondutor para o fabrico de dispositivos. Os filmes, depositados por Microwave Plasma Assisted Chemical Vapour Deposition, foram utilizados como substrato para o fabrico de díodos Schottky e de um MOSFET experimental. A caracterização dos dispositivos foi feita através da análise das características I-V, de medidas eléctricas AC, de Deep Level Transient Spectroscopy (DLTS) e de Thermally Stimulated Currents (TSC). Os dados obtidos foram cruzados e relacionados com a caracterização morfológica dos filmes, feita por Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDS), Atomic Force Microscopy (AFM), X-Ray Diffraction (XRD) e espectroscopia Raman. Desta análise resultou a identificação de características cruciais nos filmes que condicionam o desempenho dos dispositivos neles construídos, nomeadamente fenómenos de dispersão e a importância dos estados de energia junto ao nível de Fermi, devidos aos defeitos estruturais do diamante policristalino.

The goal of this research work was the study of polycrystalline diamond films, regarding their use as a base material for electronic devices. The films, grown by Microwave Plasma Assisted Chemical Vapour Deposition, were used as a substrate to build Schottky diodes and an experimental MOSFET. The characterization of the devices was made by means of the analysis of the I-V characteristics, electrical AC measurements, Deep Level Transient Spectroscopy (DLTS) and Thermally Stimulated Currents (TSC). The obtained data were then related to the morphological characterization of the films, made by Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDS), Atomic Force Microscopy (AFM), X-Ray Diffraction (XD) and Raman spectroscopy. This analysis lead to the identification of crucial characteristics of the films that determine the behaviour of the devices built on them, namely dispersion effects and the influence of the energy levels near the Fermi level associated with the polycrystalline diamond structural defects.