Estudos por aniquilação de positrões de defeitos em filmes finos e induzidos por implantação de iões

Abstract

Os estudos apresentados neste trabalho relacionaram-se com a caracterização e quantificação de defeitos por técnicas de aniquilação do positrão. Várias outras técnicas foram também usadas para uma melhor caracterização dos sistemas usados. Estas técnicas foram aplicadas ao estudo dos defeitos produzidos durante o crescimento de filmes finos de silício e de nitreto de silício amorfos e hidrogenados e ao estudo de defeitos induzidos em silício cristalino (p-Si) e em safira pela implantação de iões de kripton de elevada energia (245 MeV). No silício amorfo hidrogenado verificou-se a existência de dois defeitos principais, dilacunas e grandes agregados de lacunas, com concentrações relativas fortemente dependentes das condições de crescimento dos filmes, tendo sido observado que o surgimento dos agregados de lacunas estava relacionado com o aparecimento de hidrogénio ligado a silício na configuração SiH2 e SiH3. No nitreto de silício hidrogenado verificou-se que diferentes concentrações de SiH4 na mistura gasosa de SiH4 e NH3, origina o crescimento de filmes com diferentes tipos de defeitos de volume aberto assim como diferentes características da interface filme–substrato. O estudo dos efeitos da irradiação de silício e de safira com iões de kripton de elevada energia revelou a existência de um único tipo de defeito em toda a região danificada pelos iões em p-Si, enquanto que na safira foi observada a existência de dois tipos de defeitos, cujas concentrações eram dependentes da dose de implantação iónica. No p-Si o defeito apresentou um tempo de vida de 305 ps e foi associado com a presença de dilacunas neutras. No caso da safira e para doses de implantação inferiores a 1013 iões/cm2 foi identificado a presença dum defeito pontual, o centro F (complexo ), com um tempo de vida característico de 186 ps e para doses de implantação superiores a iões/cm2 foi identificado um segundo defeito, para além do centro F, com um tempo de vida de 500 ps, associado com a presença de grandes agregados de lacunas formando cavidades. Em ambos os materiais, a elevada concentração de defeitos calculada para a região próxima da superfície irradiada sugerem que processos inelásticos de perda de energia do ião devem apresentar uma considerável contribuição para a criação de defeitos.