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Crescita MOVPE e caratterizzazione di strutture epitassiali ZnTe/GaAs e ZnTe/ZnTe

Informazioni tesi

  Autore: Pasquale Paiano
  Tipo: Tesi di Laurea
  Anno: 2001-02
  Università: Università degli Studi di Lecce
  Facoltà: Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali
  Corso: Fisica
  Relatore: Anna Maria Mancini
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 172

In questo lavoro di tesi, dopo aver studiato le proprietà strutturali e morfologiche di strati omoepitassiali di ZnTe cresciuti sotto diverse condizioni (diverse temperature di crescita e diversi rapporti tra le concentrazioni dei precursori) sono state studiate le caratteristiche elettriche di strati eteroepitassiali non drogati di ZnTe su GaAs e confrontate con quelle di strati omoepitassiali non drogati al variare del rapporto delle concentrazioni dei precursori. Uno studio di questo tipo è necessario per poter stabilire le condizioni iniziali ottimali per affrontare il drogaggio di tipo n del materiale ed in seguito per implementare dispositivi a base di ZnTe che emettono nella regione spettrale del verde-giallo.
Il lavoro è strutturato nel seguente modo:
nel capitolo I, sono esposte le proprietà del tellururo di zinco con particolare attenzione per quelle elettroniche ed elettriche. Viene descritto inoltre il comportamento elettrico delle principali impurezze sostituzionali del materiale.
Nel capitolo II, viene richiamato il comportamento del contatto metallo-semiconduttore (p) all’equilibrio termodinamico e sotto polarizzazione. Per la misura delle proprietà elettriche del tellururo di zinco è infatti necessario studiare un contatto ohmico metallo-ZnTe(p).
Nel capitolo III, sono introdotti i principi dell’epitassia da fase vapore mediante precursori metallorganici (MOVPE) con particolare riguardo per gli aspetti termodinamici e ciniteci-fluidodinamici. Si vede come attraverso questo metodo è possibile crescere ad alte velocità materiali di alta qualità ed eterostrutture.
Nel capitolo IV, sono descritti gli apparati e le procedure sperimentali usati per la deposizione dei materiali: il reattore MOVPE per il tellururo di zinco con le procedure di preparazione dei substrati e di crescita, l’apparato per la deposizione dei contatti di tungsteno (cannone elettronico) e per il trattamento termico dei contatti (forno tubolare multi-zona).
Nel capitolo V, vengono descritti i diversi metodi di misura di resistività e mobilità ed in particolare il metodo Van der Pauw per la sua versatilità. È inoltre descritto l’apparato usato per le misure elettriche.
Nel capitolo VI, sono infine esposti e discussi i risultati sperimentali ottenuti che hanno portato all’individuazione delle condizioni migliori per la deposizione. Sono discusse anche le proprietà elettriche derivanti da misure di resistività e d’effetto Hall per le quali è stata studiata la realizzazione dei contatti ohmici W/ZnTe-p.
Nell’appendice, sono brevemente esposti altri metodi di caratterizzazione: la diffrattrometria di raggi X a doppio cristallo, la spettrometria di massa di ioni secondari e la microscopia elettronica a scansione.

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INTRODUZIONE Il tellururo di zinco (ZnTe) è un composto appartenente alla famiglia dei semiconduttori II-VI. Tali composti, costituiti da elementi del gruppo II e del gruppo VI, presentano le seguenti proprietà peculiari: (a) hanno sia grandi che strette “energy gap” tra gli estremi assoluti della banda di conduzione e della banda di valenza, e (b) gap dirette che danno alte probabilità di transizione ottica per l’assorbimento e la luminescenza. Questi materiali potrebbero essere la base per una varietà efficiente di dispositivi emettitori o rivelatori di radiazione che riguarda l’intero spettro visibile, l’infrarosso e l’ultravioletto (come indicato in figura 1). Le applicazioni tecnologiche spaziano dalla registrazione ottica, alla comunicazione, alla difesa, alle applicazioni scientifiche. Il recente successo nell’ottenere i primi laser blu-verde ha intensificato l’interesse nei composti II-VI con nuove ricerche sia sperimentali che teoriche. Nello stesso “range” di energia operano i nitruri degli elementi del gruppo III che hanno dato risultati promettenti: uno degli svantaggi nelle applicazioni in dispositivi basati sui III-N è la necessità di crescere su substrati di zaffiro isolanti per la mancanza di substrati “lattice matched” e ciò porta a notevoli problemi per poter contattare elettricamente i dispositivi (contatti elettrici laterali).

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Parole chiave

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movpe
omoepitassia
w-znte
znte
epitassia
fisica dei semiconduttori
metodo di van der pauw

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