Formação de filmes finos de Al2O3 por anodização e seu uso em dispositivos com filmes de Poli(3-Hexiltiofeno)

Abstract

Neste trabalho é apresentada a preparação de filmes finos de Al2O3 usando a técnica eletroquímica de anodização em solução aquosa de etileno glicol e ácido tartárico. Os filmes de Al2O3 foram crescidos sobre camadas de alumínio as quais foram depositadas por evaporação em vácuo sobre lâminas de vidro. No processo de anodização se utilizou a densidade de corrente constante de 0,48 mA/cm2, seguido da aplicação de diferença de potencial constante durante 2 minutos. Filmes com espessuras entre 10 e 60 nm foram crescidos sendo a espessura determinada pela tensão final aplicada na célula. Os filmes de Al2O3 foram caracterizados através de medidas de capacitância e perda dielétrica em função da frequência e das curvas características da corrente elétrica versus a tensão elétrica. Os resultados mostraram que a perda dielétrica é da ordem de 10-3 indicando que os filmes de Al2O3 possuem muito boa qualidade como isolante elétrico. As medidas de corrente versus tensão mostraram que a resistividade elétrica dos filmes é da ordem de 10(13)m. Na parte final do trabalho foi mostrado que os filmes de Al2O3 podem ser usados para a construção do capacitador metal-isolante-semicondutor (MIS) para operar entre no intervalo de tensão de +3V. Além disso, o capacitador MIS apresentou o fenômeno do chaveamento da condução elétrica quando foram aplicadas tensões elétricas elevadas, e, portanto, são candidatos para a fabricação de memórias

This work presents the preparation of Al2O3 films using the electrochemical anodisation tehcnique in aqueous solution of ethylene glycol and tartaric acid. The Al2O3 films were grown from aluminum layers deposited by evaporation in vacuum onto glass slides. The anodisation process was performed using a constant current density of 0.48 mA/cm2 followed by application of a constant voltage during 2 minutes. Films with thicknesses ranging from 10 to 60 nm were grown and the thickness was determined by the final voltage applied to the cell. Films were characterized through measurements of capacitance and dielectric loss versus frequency curves and characteristics of electric current versus voltage. The results showed that the dielectric loss is of the order of 10-3 showing that Al2O3 film is a very good electrical insulator. Current versus voltage measurments showed that the electrical resistivity of the Al2O3 films is of the order of 10(13)m. Finally, it is shown that Al2O3 films can be used to fabricate metal-insulator-semiconductor (MIS) capacitor that can be operated in the voltage range of +3V. The MIS capacitor also presented the electrical conduction switching when the applied voltage was increased, therefore, it can be a candidate to be used as memory