ESTUDIO DE LAS PROPIEDADES ÓPTICAS Y ELECTRÓNICAS DE SI Y GE NANOCRISTALINOS Y DE SI TRATADO CON ER

Autor: NOGALES DÍAZ EMILIO
Año: 2003
Universidad: COMPLUTENSE DE MADRID
Centro de realización: FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS
Centro de lectura: FÍSICA
Director: PIQUERAS DE NORIEGA JAVIER
Tribunal: ROJO ALAMINOS JUAN MANUEL , BALK LUDWIG JOSEF , PLUGARU RODICA , JIMENEZ LÓPEZ JUAN IGNACIO , FERNANDEZ SÁNCHEZ PALOMA
Resumen de la tesis

En este trabajo se ha realizado la caracterización mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) y microscopía túnel (STM) de muestras nanocristalinas de Si y Ge, así como de muestras de Si sobre las que se ha implantado o depositado erbio. Con ellas se han estudiado las propiedades de emisión de luz, mediante catodoluminiscencia (CL), y las propiedades electrónicas, mediante espectroscopía túnel (STS) y corriente inducida por el haz de electrones en modo remoto con el STM (STM-REBIC). Se ha demostrado la obtención de películas nanocristalinas de silicio mediante la implantación de iones boro en silicio amorfo. Los resultados de CL presentan una banda centrada alrededor de 3.1 eV que se ha asociado al confinamiento cuántico producido por la presencia de nanocristales en una matriz de silicio amorfo. Otra banda de CL presente en los espectros de estas muestras está centrada en unos 2.6 eV, asociándose a la presencia de óxidos de silicio. Mediante la técnica de STS se ha demostrado el ensanchameinto del intervalo de energías prohibidas superficial, igualmente producido por confinamiento cuántico asociado con la presencia de nanocristales de silicio en las muestras. Al aplicar un recocido térmico a las mismas tras la implantación, no se encontraba emisión visible de CL ni ensanchamiento del intervalo de energías prohibidas con STS, debido a la desaparición del confinamiento a causa del aumento de tamaño de los nanocristales. Las muestras de silicio sobre el que se ha depositado erbio por evaporación mostraban una emisión de CL, así como de fotoluminiscencia (PL), intensa. Las energías de las emisiones corresponden con las transiciones intraiónicas 4f-4f del ión ER3+. El erbio se depositó sobre sustratos de silicio amorfo y cristalino y en atmósferas de nitrógeno y oxígeno. La emisión procede de una capa de óxido de erbio situada en la intercara del sustrato y el erbio depositado. Las diferencias entre las intensidades relativas de estas emisiones se asociaron a la diferente concentración de oxígeno en los sustratos, mientras que la atmósfera de recocido no influye de manera significativa. Se ha demostrado, asimismo, que el proceso de molido de germanio cristalino bajo ciertas condiciones resulta en la aparición de partículas cuyo tamaño es del orden de los cientos de nanómetros compuestos por nanocristales de entre 3 y 20 nm. Se han investigado muestras de germanio cristalino, germanio molido y óxido de germanio cristalino y molido. Las emisiones de CL en la región visible que presentan las muestras de germanio molido son diferentes de las de los óxidos de germanio molido y sin moler. Las emisiones se han asociado a la presencia de los nanocristales estando influidas por la presencia de óxidos de germanio en la intercara.
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