Síntese de estruturas SiC/SiO2/Si por altas doses de implantação

Síntese de estruturas SiC/SiO2/Si por
altas doses de implantação de carbono
Roana Melina de Oliveira, Rogério Luís Maltez,
Roberto Reis, Henri Ivanov Boudinov
Instituto de Física
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Motivações:
alta
estabilidade
dispositivos de
potência
LED’s no azul
(displays...)
SiC e GaN
gap grande
GaN
SiC
3,39 eV
2,2-2,9 eV
GaN: lasers azuis
(armazenagem de
dados...)
‹ GaN é obtido por crescimento hetero-epitaxial sobre
substratos de Safira (Al2O3) ou Carbeto de Si (SiC).
Integração c/ Si se
crescido sobre Si
Por que usar SIMOX?
a) Separação elétrica.
b) SiC se forma “solto sobre um amorfo”
Trabalho anterior
Agora
(111)
(111)
Polimorfismo no SiC
3C-SiC
FCC
2H-SiC
4H-SiC
HCP
Bicamada c/ vizinhança hex.
Bicamada c/ vizinhança cub.
6H-SiC
HCP
Nossa proposta:
• Obter camadas monocristalinas de
SiC sobre SiO2
• Caminho para integração com a tecnologia de Si
• Possível substrato para crescimento de GaN, com:
SiC → Menor desajuste → melhor qualidade
cristalina
melhor dissipação térmica
Síntese de SiC sobre SiO2:
Implantação de
alta dose de C
em alta
temperatura
‹
Recozimentos
em
T > 1250oC
Ataques químicos
para expor SiC à
superfície
Medidas TEM e RBS/C avaliam o processo
Procedimento experimental
‹
Implantação de carbono a 600oC: 40keV
4 x 1017cm-2
Simox
T=600oC
Si(111)
A implantação foi feita em dois tipos de amostras, com Si superficial de 630A e 350A.
Procedimento experimental
Recozimentos:
À 1250°C em Ar+1%O .
Ataques químicos para remoção de SiO2
superficial:
Antes dos recozimentos: em parte das amostras
Após os recozimentos: em todas.
Resultados
• Medidas de RBS/canalização pós-etching:
......
SiO2
SiC
Canalizado na direção (111)
aleatório
canalizado
Resultados
• Medidas de Microscopia Eletrônica de Transmissão:
(a)
(b)
Superfície
SiC
SiO2
Si(111)
50 nm
50 nm
Efeito Twin
Resultados
• Difração por feixe de elétrons:
Existência de Twins não observados no caso anterior.
Conclusões
• Obteve-se a síntese de uma estrutura SiC/SiO2/Si
demonstrado por TEM
• A qualidade cristalina é equivalente à obtida com
crescimento sobre Si(111), como observamos por
medidas de canalização.
• Resultados de difração indicam diferentes
microestruturas. A presença de pontos extras é devido a
grãos rotados 180º, que causam o efeito twin.