Investigação de propriedades de filmes finos de Al2O3 para aplicação em dispositivos eletrônicos

Abstract

O escopo deste trabalho é a obtenção de filmes finos de óxido de alumínio (alumina) através da evaporação resitiva de alumínio, seguido da oxidação térmica em atmosfera adequada (ar ou rica em O2), com varaiação do tempo e da temperatura do tratamento térmico. A investigação deste material tem por finalidade sua utilização como camada isolante em transistores de efeito de campo, mais especificamente do tipo metal-óxido-semicondutor (MOSTFET), visando a diminuição da corrente de fuga no gate e aumento do controle de corrente no canal de condução. Além de se tratar de dipositivo transparente, que permite a interação com luz. A análise das propriedades ópticas e estruturais dos filmes investigados mostra que na temperatura de 550ºC ocorre uma completa oxidação do material, a qual é acelerada em atmosfera de oxigênio. Valores de resistividade elétrica concordam com a tendência de oxidação revelada pelos dados de Difração de Raios X (DRX). Além disso, resultados de espectroscopia no infravermelho (FTIR) e Raman, em bom acordo com resultados de DRX, apresentam-se estrutura y-Al2O3. Amostras de alumina depositadas sobre substrato de vidro sodalime apresentam silício cristalino na interface com o Al2O3 advindo do substrato, enquanto amostras de Al2O3 sobre SnO2 não apresentaram esse material. A heterojunção entre SnO2:4at%Sb e Al2O3 foi caracterizada por DRX, Microscopia eletrônica de varredura (MEV) e Microscopia Confocal, que mostraram alta rugosidade do filme isolante sobre o semicondutor, e um provável processo de difusão entre as camadas isolante e semicondutora, em concordância com resultados de corrente x voltage (IxV), obtidos a partir da construção de um dispositivo simples, com contatos de Sn, ao qual foram submetidos dispositivos com diferentes números de camadas isolantes...

The goal of this work is is to obtain aluminum oxide (alumina) thin films deposited by resistive evaporation of Al, followed by thermal oxidation in proper atmosphere (air or O2-rich), with varying time and temperature of thermal annealing. The investigation of this material of this material aims using this material for application as insulating layer in field effect transistors, specifically metal-oxide-semiconductor (MOSFET), seeking for low leakage current and efficient current control in the conduction channel. Besides, it is a transparent device, which allows interaction with light. Analysis of optical and structural properties of investigated films reveals that temperature of 550ºC is responsable for fair oxidation, which is accelerated in oxygen-rich atmosphere. Results of electrical resistivity agree with the oxidation, which is accelerated in oxygen-rich atmosphere. Results of electrical resistivity agree with the oxidation tendency found in the X-ray diffraction data (XRD). Moreover, results of infrared spectroscopy (FTIR) and Raman show the presence of y-Al2O3, also found in XRD data. Alumina samples deposited on soda-line glass substrates leads to the presence of crystalline Si, coming from the substrate leads to the presence of crystalline Si, coming from the substrate, whereas... (Complete abstract click electronic access below)