Combinação de heterojunções a base de GaAs com óxidos semicondutores para aplicações em dispositivos optoeletrônicos: 1) GaAs/SnO2, 2) GaAs/ZnO: ressonadores de ondas acústicas de volume

Autor(es)

Diego Henrique de Oliveira Machado

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Bauru. 2020-06-16.
• Instituição: Universidade Estadual Paulista (Unesp). Faculdade de Ciências. Bauru
• Data de defesa: 2020-04-30
• Orientador: Luis Vicente de Andrade Scalvi

Resumo

Este trabalho visa apresentar o desenvolvimento e as principais conclusões referentes à combinação de heterojunções a base de GaAs com óxidos semicondutores, para aplicações em dispositivos optoeletrônicos. O texto foi dividido em duas partes principais, sendo a primeira parte voltada para a síntese e produção do SnO2, relacionada com a formação da heteroestrutura GaAs/SnO2; e a segunda parte é focada na produção dos ressonadores de onda acústicas de bulk,na ordem de GHz, a base de GaAs/ZnO. Na primeira parte, priorizou-se filmes de SnO2, que foram depositados por duas técnicas: sol-gel dip-coating e evaporação resistiva. Os filmes foram depositados sobre substratos de vidro soda-lime, e sobre substratos de GaAs, de quartzo e de a-SiO2. SnO2 foi também depositado sobre filme de GaAs depositado por sputtering. No caso da evaporação resistiva, a rota sol-gel é utilizada também para a preparação do pó que é utilizado como precursor para a evaporação resistiva de filmes de SnO2, combinando essas duas técnicas. Foram investigadas as propriedades ópticas e elétricas de filmes finos de SnO2 dopado com 1% de Er3+ e estruturas hibridas de GaAs/SnO2: Er3+. Entre os principais resultados, verificou-se: 1) espectros de luminescência diferentes do íon Er3+ ao se depositar SnO2 sobre substrato de vidro ou GaAs; 2) Microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de energia dispersiva de raios-x (EDX) para filmes de SnO2, depositados por evaporação resistiva, atestaram uma relação da temperatura de tratamento térmico com a concentração de íons de Er nas camadas superficiais; 3) a concentração de íons de Er3+ na superfície de filmes evaporados de SnO2 possui um papel importante para a observação da fotoluminescência destes íons e para adsorção de gás na superfície; 4) MEV e microscopia óptica para filmes de SnO2 depositados por evaporação resistiva mostram que esses filmes apresentam boa aderência sobre filmes de GaAs, estando relacionado com a combinação das técnicas sol-gel e evaporação resistiva. Na segunda parte do trabalho, onde se utilizou combinação de filmes de GaAs depositado por epitaxia de feixe molecular (MBE) com óxido de ZnO, depositado por sputtering, investigou-se a geração e propagação de ondas acústicas de bulk (BAW) de alta frequência em substratos de GaAs usando filmes finos piezoelétricos de ZnO e AlN produzidos por RF sputtering. Foi verificada a eficiência de conversão eletroacústica de ressonadores de BAW baseados nesses materiais piezoelétricos. Foi investigada a propagação das ondas acústicas longitudinais na faixa 1 a 20 GHz no intervalo 10 a 300 K, por meio de medidas de reflexões de radiofrequência, permitindo a determinação do coeficiente de absorção acústica intrínseca em GaAs (α) em frequências da ordem de GHz. (AU)

• Processo FAPESP: 16/12216-6 - Heterojunções de SnO2 para aplicações em dispositivos optoeletrônicos: 1) GaAs/SnO2, 2) grafeno/SnO2
• Beneficiário: Diego Henrique de Oliveira Machado
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado