capítulo 1
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1. NDICE o j ri agradecimentos resumo abstract ndice lista de figuras e tabelas CAP TULO 1 Introdu o eee 1 1 1 Motiva o ao estudo das propriedades pticas da liga de Al InsGar xN 1 1 2 Descri o da organiza o adoptada na monografia 2 CAP TULO 2 Caracteriza o da liga met lica de Al InyGa yxN 4 2 1 Algumas t cnicas de crescimento existentes ii 4 2 1 Epitaxia em Fase de Vapor por Organomet licos MOVPE 6 22 SMD SEO S quado sa enteada dO SS de dede ded ede E O a deter dedere 7 CAP TULO 3 Caracteriza o estrutural da liga met lica de Al In Ga yxN 9 CAP TULO 4 Reflectividade em filmes finos ee 10 CAP TULO 5 LEDs e lasers es 12 CAP TULO 6 Descri o geral das amostras eee 13 61 S res 20 8425 5 uoo lecce RR EO LE E E RIA AA 13 CAP TULO 7 Reflectividade no UV Vis vel ee 17 EA Shimadzu DV edDU eaa o EET MEUM UN M REO NER Dub VOD uA ES DO EVO eU CREE 17 7 1 1 An lise e discuss o de resultados asc ona a e hn di e ao ahi 20 7 2 Shimadzu ISR 00 corners Pm EH PME Eu 20 7 2 4 An lise e discuss o de resultados siri 21 CAP TULO 8 Considera es finais ssssess 26 8 1 CONCIUS ES nantes CRS test Ii ise 27 8 2 Sugest es para trabalho futuro cascas eoe t2. que coincide com a banda espectral onde se espera que a amostra filme substrato seja transparente Como o ndice de refrac o do filme de Al Jn Ga y N n o difere consideravelmente do GaN de prever que a interfer ncia resulte das m ltiplas reflex es na interface GaN safira que funciona como uma cavidade de Fabry Perot permitindo determinar a espessura total da camada de filme da liga mais a camada de GaN AllnGaN C2565A REFLECTIVIDADE 40 T T T T T 35 j 30r R 25r 0 f 1 i L L 200 250 300 350 400 450 500 cdo nm Gr fico 1 Depend ncia da reflectividade com o comprimento de onda da luz incidente obtida com o Shimadzu UV 2100 para a amostra C2565A Optou se contudo por determinar a espessura recorrendo aos resultados obtidos pelo Shimadzu ISR 3100 devido sua maior sensibilidade e rela o sinal ru do 7 2 Shimadzu ISR 3100 A Conex o de Esfera Integradora ISR 3100 usada principalmente para medi o da reflex o difusa e especular e na medi o da transmiss o de amostras l quidas e s lidas A sua gama de comprimentos de onda ampla e vai desde os 240 nm at aos 2600 nm A Esfera Integradora 20 possui um di metro interno de 60 mm e equipada com um fotomultiplicador e uma c lula de PbS Tamb m fazem p
3. V rias foram as t cnicas de crescimento criadas desde o in cio dos estudos em semicondutores sendo que o primeiro esfor o met dico levado a cabo para crescer InN GaN e AIN por Deposi o Qu mica em Fase de Vapor teve lugar nos anos 70 cuja finalidade era caracterizar as propriedades pticas e estruturais de filmes finos As t cnicas modernas de crescimento de semicondutores baseiam se no crescimento epitaxial cujo nome deriva do grego epi sobre e taxis disposi o o que significa que a estrutura e orienta o dos cristais que est o a ser formados determinada pela natureza do cristal que lhe fica subjacente Diz se ent o que esse cristal a semente sobre a qual crescido o filme Al m disso se este for depositado num substrato com a mesma composi o o processo denominado homoepitaxial caso contr rio denomina se heteroepitaxial M todos como a Deposi o por Laser Pulsado PLD Pulsed Laser Deposition ou a 192 no crescimento de nitretos do Pulveriza o Cat dica Reactiva Sputtering t m sido aplicados grupo III No entanto continua a fazer se investiga o de outros m todos como o caso da t cnica de crescimento ammonotherma Esta t cnica tem lugar numa c mara vertical com diferentes temperaturas nos seus extremos Num colocada uma semente e no oposto um precursor que transportado at semente gra as ao gradiente de temperatura patente na c mara Para levar a cabo
4. correspondente ao GaN n 1eV 22 33 n 3 88eV 2 67 Uma vez que a regi o em estudo compreende os 1 eV e os 3 88 eV optou se por considerar a m dia ponderada dos valores anteriores i e n 2 5 Relativamente aos meios 1 e 3 os seus ndices de refrac o s o n 1 ar e m 1 7 safira Deste modo facilmente se conclui que a espessura das amostras determinada por 1 d m Asie 2 21 filme m 0 1 2 11 Uma vez identificados os m ximos de interfer ncia e sendo m a ordem de interfer ncia pode recorrer se lineariza o da equa o 11 de modo a determinar experimentalmente o valor da espessura Tem se portanto m 2dN fime v cuo 2n filme 0 1 2 12 22 onde m uma ordem arbitr ria Da equa o 12 conclui se que a espessura calculada a partir do declive da recta declive recta d 13 2n ge No gr fico que se segue apresentada a regress o linear no caso da amostra C2579A W Pontos Experimentais Linear Fit of C2579A 12 10 Ordem arbitr ria y 28 57 0 13 x10 47 09 0 24 1 610 1 7x10 1 8x10 1 8x10 1 9x10 1 9x10 2 0x10 2 0x10 2 0x10 1 c d o m 1 Gr fico 4 Regress o linear para determina o da espessura do filme Pela equa o 13 conclui se que a espessura da amostra C2579A igual a dco DIDO mis 6um Efectuando os mesmos c lculos para a amostra C2565A obte
5. da liga em estudo relativamente recente este trabalho apesar de n o ser conclusivo no que toca ao seu objectivo principal vem contribuir na constru o do conhecimento das propriedades deste material O que foi aqui deixado em aberto tra a o caminho a um estudo mais aprofundado com recurso a t cnicas pticas complementares de caracteriza o a desenvolver num futuro pr ximo 27 Refer ncias Bibliogr ficas L Chen B J Skromme R F Dalmau R Schlesser Z Sitar C Chen W Sun J Yang M A Khan M L Nakarmi J Y Lin and H X Jiang Appl Phys Lett 85 4334 2004 ZB Silveira J A Freitas Jr O J Glembocki G A Slack and L J Schowalter Phys Rev B 71 041201 R 2005 B Monemar Phys Rev B 8 676 1974 V Yu Davydov A A Klochikhin R P Seisyan V V Emtsev S V Ivanov F Bechstedt J Furthm ller H Harima A V Mudryi J Aderhold O Semchinova and J Graul Phys Stat Sol b 229 R1 R3 2002 A Kasic Phonons free carrier properties and electronic interband transitions of binary ternary and quaternary group III nitride layers measured by spectroscopic ellipsometry Tese de Doutoramento Universidade de Leipzig Shaker Verlag Aachen 2003 http www opto e technik uni ulm de lehre cs index html 7 S C Jain M Willander J Narayan R Van Overstraeten J Appl Phys 87 965 1006 2000 M R Correia Estudo de Transi es Electr ni
6. do grupo III a partir da t cnica mencionada pode ser encontrado na revista Crystal Growth amp Design de 2006 ver refer ncia 24 Apesar das t cnicas mencionadas hoje em dia as mais comuns no crescimento dos nitretos do grupo III s o a Epitaxia por Feixe Molecular MBE Molecular Beam Epitaxi e a Deposi o Qu mica Organomet lica em Fase de Vapor MOCVD Metalorganic Chemical Vapor Deposition tamb m denominada Epitaxia em Fase de Vapor por Organomet licos MOVPE Metalorganic Vapor Phase Epitaxi e que se resume no subcap tulo seguinte 2 2 Epitaxia em Fase de Vapor por Organometalicos MOVPE A t cnica de crescimento MOVPE foi iniciada nos finais da d cada de 60 por Manasevit e tem como vantagem a capacidade de crescer superf cies com uma rea relativamente elevada e de apresentar um controlo preciso da deposi o epitaxial em toda a superf cie do filme Nesta t cnica de crescimento os precursores dos elementos III N mais utilizados em filmes e heteroestruturas quatern rias s o o trimetil g lio TMGa o trimetil ndio TMIn e o trimetil alum nio TMAI Para fonte de azoto utilizado o amon aco NH3 6 728 O processo envolve reac es qu micas entre o NH e o TMAI TMGa e TMIn nas quais se formam os complexos cido base CH3 AENH CH3 3Ga NH e CH3 3In NH3 Para al m destes compostos com uma estequiometria 1 1 come am a aparecer relatos de complexos com estequiometrias
7. iren tnter eor caderas inre ca dasad cada 27 Refer ncias Bibliogr ficas erre 28 Lista de Figuras Figura 1 Energia de hiato do AIN GaN e InN a 300K Adaptado de Figura 2 Processo de transporte no crescimento dos nitretos do grupo III Adaptado de ie Figura 3 Diagrama esquem tico de um reactor de MOCVD convencional Adaptado de E Figura 4 Sistema c bico a e hexagonal b vistos a 2D Adaptado de Figura 5 Fen menos de reflex o absor o e transmiss o m ltiplas num filme fino No caso da figura os meios 1 e3 s o iguais Figura 6 Esquema da constru o de um LED na regi o UV com AlInGaN na regi o activa Adaptado de Figura 7 Crescimento de AlInGaN em substrato de GaN safira Figura 8 AFM dos filmes de AlInGaN crescidos temperatura de 820 C Adaptado de i Figura 9 Sistema ptico do Shimadzu UV 2100 Adaptado de Figura 10 Caixa que cont m um conjunto de espelhos para a t cnica de reflectividade onde s est representado o feixe amostra sendo que o feixe refer ncia segue um percurso id ntico Figura 11 Espectro de reflectividade com espelhos como amostra e refer ncia Figura 12 Espectro de reflectividade esperado com espelhos como amostra e refer ncia Figura 13 Esfera integradora para medi o da reflectividade de uma amostra Adaptado de g Lista de Gr ficos Gr fico 1 Depend ncia da reflectividade com o com
8. mais elevadas 2 1 por exemplo Seguidamente ocorre a elimina o do CH com a forma o de CH3 M NH sendo M igual a Al In ou Ga O crescimento dos nitretos do grupo III implica o arrastamento dos precursores organomet licos para dentro de uma c mara reactora que cont m um substrato a elevada temperatura sobre o qual o filme ser depositado O fluxo dos precursores conseguido uma vez que estes s o arrastados pelo g s de transporte geralmente H5 ou Ns que borbulha nos precursores encontrando se estes no estado l quido ou s lido Por sua vez estes s o colocados em banhos t rmicos de modo a estabilizar a sua composi o no pr prio g s de transporte Posteriormente o g s de transporte saturado com os organomet licos flui at entrada da c mara reactora e s aqui se mistura com o fluxo de g s que cont m o precursor de azoto a fim de evitar a ocorr ncia de reac es antecipadas Um diagrama esquem tico de um reactor de MOVPE convencional pode ser visto na figura abaixo Reactor Bomba de v cuo 3 TMGa TMi TMA Figura 3 Diagrama esquem tico de um reactor de MOVPE convencional Adaptado de Os problemas relacionados com o crescimento epitaxial de filmes finos s o v rios Como j foi referido no Cap tulo 1 o principal obst culo ao crescimento da liga quatern ria dos III N com boa qualidade cristalina prende se com a determina o da sua
9. o crescimento pela t cnica ammonothermal necess rio conhecer as caracter sticas de solubilidade do cristal Se este possuir uma solubilidade do tipo directo a semente colocada na regi o com a temperatura mais baixa e o precursor na regi o com a temperatura mais elevada No caso contr rio ou seja a solubilidade ser do tipo inverso o processo oposto ao anterior Pela aplica o recente desta t cnica ao crescimento do AIN e do GaN concluiu se que o precursor ex GaN policristalino deve ser colocado na parte superior da c mara que se encontra a uma temperatura mais baixa e as sementes colocadas na parte inferior da mesma tal como ilustrado na figura 2 De uma maneira geral nos sistemas verticais que envolvem diferen as de temperatura entre os seus extremos a temperatura mais elevada deve encontrar se na parte inferior de modo a que o gradiente de temperatura e o sistema de press o sejam mais facilmente controlados nutriente T T 1 T sementes Transporte de nutrientes Figura 2 Processo de transporte no crescimento dos nitretos do grupo III Adaptado de O processo qu mico da cristaliza o ammonothermal complexo e os seus mecanismos fundamentais de crescimento ainda n o est o completamente compreendidos exigindo portanto esfor os consider veis tanto experimentais como te ricos de modo a estabelecer a sua natureza Um bom artigo de revis o sobre s ntese de nitretos
10. 20 C AFM of AIInGaN epilayers grown at 820 C 3x3 um TMA flux 20 110scem TMh flux 360sccm TMGI 3sccm C2565A C2566A C2567A C2569A 7 0 791nm 0 682nm 0 665nm Figura 8 AFM dos filmes de AIInGaN crescidos temperatura de 820 C Adaptado de A composi o dos filmes de A In Ga N foi determinada a partir dos dados experimentais obtidos recorrendo t cnica de Retrodispers o de Rutherford RBS no departamento de F sica do ITN Instituto Tecnol gico e Nuclear No caso particular deste trabalho o objectivo estabelecer a depend ncia da energia de hiato com a composi o recorrendo para isso a estudos de reflectividade na regi o ultra violeta vis vel do espectro electromagn tico Foram utilizadas as amostras C2565A C2566A C2567A C2569A C2570A e C2579A deixando se as restantes para um trabalho futuro Na tabela 3 apresentam se as composi es das amostras Tendo em conta os resultados de RBS mostrou se que a utiliza o de duas camadas de AllnGaN com diferente composi o conduzia a um melhor ajuste aos pontos experimentais Assim considerou se razo vel para estimar a composi o o c lculo da m dia ponderada tendo em conta o valor de t par metro relacionado com a espessura do filme da seguinte maneira x camada 1 Comida 1 Xcamada 2 oiondda 2 x la 9 camada 1 I camada 2 15 t RBS AI
11. Al O3 e o carbeto de sil cio SiC s o actualmente os materiais mais utilizados por satisfazerem estas condi es Note se que existem materiais com a mesma composi o qu mica mas com estruturas cristalinas diferentes ex o diamante e a grafite o que leva a que as constantes de rede dos materiais tamb m o sejam Por conseguinte ao ocorrer a deposi o do filme sobre o substrato os tomos dos dois materiais n o ficam exactamente uns sobre os outros Torna se ent o necess rio escolher um substrato cujas constantes de rede no plano de crescimento coincidam o mais poss vel com as do material a crescer promovendo a qualidade do filme A quantifica o do grau de adapta o entre as constantes de rede do substrato asup e do filme aj no plano de crescimento feita atrav s do par metro fm que se define por a da f sub ja EE A sub De acordo com a defini o este par metro linear com as constantes de rede e a sua depend ncia com a composi o pode ser determinada em primeira aproxima o recorrendo lei 15 de Vegard No caso da amostra do Al In Ga N vem que Al In Ga _ _ N yAIN xInN 1 y x GaN 1 CAP TULO 3 Caracteriza o estrutural da liga met lica de AlyIn Gaj yN No presente cap tulo feita a caracteriza o estrutural da liga met lica Al In Ga N partindo se da estrutura cristalina do GaN do InN e do AIN pressupondo que a liga uma
12. LO 4 Reflectividade em filmes finos Neste cap tulo discute se o fen meno da reflectividade em filmes finos e o porqu da utiliza o desta t cnica com as amostras em estudo Ao fazer incidir luz num filme fino uma parte reflectida na interface meio 1 meio 2 outra parte absorvida e a restante transmitida para o meio 2 Da radia o transmitida para o meio 2 uma parte pode sofrer reflex o na interface meio 2 meio 3 outra parte pode ser absorvida e a restante transmitida para o meio 3 e assim sucessivamente 39 40 Um esquema representativo deste fen meno pode ser visto na figura abaixo Radia o Reflectida Radia o absorvida Radia o transmitida Figura 5 Fen menos de reflex o absor o e transmiss o m ltiplas num filme fino No caso da figura os meios 1 e 3 s o iguais Devido interac o entre os raios reflectidos na interface 1 2 e os raios provenientes do meio 2 que foram reflectidos na interface 2 3 e posteriormente transmitidos na interface 1 2 pode ocorrer a forma o de franjas de interfer ncia Estas formam um padr o de m ximos e m nimos consoante se verifique interfer ncia construtiva ou destrutiva respectivamente Com este A Z 40 padr o poss vel determinar a espessura da amostra tal como demonstrado abaixo A diferen a de fase da onda reflectida na face 1 em rela o incidente kAa depende dos ndices de refrac o
13. N RBS InN RBS GaN RBS Al In Ga 453 6 5 T2 5 3 6 7 88 2 7 21 2 3 1 69 7 36 7 2 326 31 6 3 6 64 8 19 6 3 4 77 0 Tabela 3 Estimativa da composi o das amostras em estudo Temperatura crescimento C k 15 Determinando a energia de hiato da amostra assumindo a Lei de Vergard tem se E x y y E AIN x E InN 1 y x E GaN 10 Eg AlInGaN Amostra Eq 10 eV Tabela 4 Energia de hiato prevista da liga Como se pode ver pela tabela os valores previstos da energia de hiato da liga para as diferentes composi es s o superiores energia de hiato do GaN Isto significa que n o poss vel determinar a energia de hiato do filme a partir do espectro de transmiss o porque toda luz que transmitida pelo filme de Al n Ga 4N absorvida no GaN antes de chegar ao detector Consequentemente a reflectividade torna se uma t cnica alternativa para tentar aceder ao valor da energia de hiato do filme 16 CAP TULO 7 Reflectividade no UV Vis vel O trabalho experimental consistiu na obten o dos espectros de reflectividade das amostras a fim de verificar se a energia de hiato dependia como se espera da composi o do filme Numa fase inicial foi utilizado o equipamento Shimadzu UV 2100 de modo a proporcionar um primeiro contacto com as amostras e seu comportamento No entanto os espectros adquiridos apresentavam muit
14. Optica e Fot nica LIDEL Edi es T cnicas Lda Abril 2003 Douglas C Giancoli Physics Principles with Applications Sixth Edition by University of California Berkeley E Marquez J M Gonzalez Leal R Prieto Alcon M Vlcek A Stronski T Wagner and D Minkov Appl Phys A67 371 378 1998 29 D Poelman and P F Smet J Phys D Appl Phys 36 1850 1857 2003 Department of Physics University of Bath Pequeno report de um trabalho de colabora o entre University of W rzburg King s College London CNRS Marcoussis and the Polish Academy of Sciences Institute of Physics Warsaw EN Adivarahan A Chitnis J P Zhang M Shatalov J W Yang G Simin and M Asif Khana R Gaska and M S Shur Applied Physics Letters Vol79 Num25 2001 Diane Zhu Menno Kappers Clifford McAleese Al In GaN GaN epilayers grown at low temperature Department of Materials Science and Metallurgy University of Cambridge Diane Zhu AlInGaN quaternary epilayers for RBS measurement Department of Materials Science and Metallurgy University of Cambridge 30 Out 2006 Manual de Instru es do Shimadzu UV 2100 SHIMADZU CORPORATION OPTIONAL ACCESSORIES for Shimadzu UV VIS Spectrophotometers International Marketing Division B D Cahan Jean Horkans and Ernest Yeager Reflectance Studies of the Gold Electrolyte Interface Case Western Reserve University Cleveland Ohio 1970 D M Korn and R Br
15. a o Eg GaN Eg AIN Eg InN Be saline Posic o dos M nimos Amostra eV eV eV 34 C2566 C2567 C2569 C2570 C2579 Tabela 6 Energia de hiato Eg esperada e picos observados para as amostras em estudo Como se pode verificar os valores da energia de hiato estimada a partir da Eq 10 encontram se para determinadas amostras na regi o onde ocorre a mudan a da l mpada no sistema Por conseguinte necess rio avaliar qual o comportamento dos espectros de reflectividade nesta gama espectral uma vez que pode conter informa o relevante para estabelecer a depend ncia da energia de hiato com a composi o 25 CAP TULO 8 Considera es finais 8 1 Conclus es Chegado o fim deste trabalho s o v rios os aspectos que interessa registar Pela contextualiza o te rica levada a cabo conclui se que os nitretos do grupo III N possuem caracter sticas singulares para a aplica o em dispositivos optoelectr nicos podendo ser melhoradas pelo aumento do dom nio tecnol gico das t cnicas de crescimento da liga quatern ria Al4n Ga N Das caracter sticas particulares da liga ALJn Ga N em estudo destacam se o facto de esta permitir o controlo independente da energia de hiato e do par metro de rede e de proporcionar uma boa jun o t rmica com o GaN Importa tamb m referir que o principal obst culo ao crescimento da liga prende se com a determina o da temperatura ptima de incorpora
16. a amostra Sample Nela novamente reflectido at ao espelho E4 atrav s do qual encaminhado at sa da W2 O mesmo acontece com o feixe refer ncia que incide num espelho colocado na c lula refer ncia n o representado na figura 10 de notar que esta montagem pode variar de instrumento para instrumento 18 96 Figura 10 Caixa que cont m um conjunto de espelhos para a t cnica de reflectividade onde s est representado o feixe amostra sendo que o feixe refer ncia segue um percurso id ntico Antes de iniciar as medi es pretendidas necess rio calibrar o sistema Para isso s o usados dois espelhos um funciona como amostra e o outro como refer ncia Este ltimo mant m se ao longo do procedimento experimental para que o sistema compare a quantidade de luz que est a ser reflectida pela amostra e pelo espelho como referido no par grafo anterior O espectro real referente calibra o do ss Espectro do Espelho REFLECTIVIDADE sistema pode ser visto na figura 11 Idealmente T o que se pretendia era reflex o de 100 isto sem oscila es tal como se mostra na figura Jl RTL TY TU IN Il MM 12 ey TIL pt o a 10 o 95 i ij MN Para corrigir os espectros de reflectividade necess rio conhecer a resposta do espectr metro na mesma gama de 85 4 comprimentos de onda pretendida Para isso 8200 250 300 350 400 450 500
17. ansport Reactions Academic Press New York 1964 Buguo Wang Michael J Callahan Crystal Growth amp Design vol 6 n 6 1227 1246 2006 2 H M Manasevit Appl Phys Lett 12 156 1968 2 M Nemoz E Beraud P de Mierry P Venn gu s L Hirsch Phys Stat Sol N 1 137 140 2007 7 Jung Han Jeffrey J Figiel Gary A Petersen Samuel M Myers Mary H Crawford Michael a Banas Sean J Hearne Sandia National Laboratories Albuquerque NM 87185 BK PaKula J M Baranowski J Borysiuk Cryst Res Technol 42 1176 1184 2007 J Randall Creighton George T Wang Michael E Coltrin J of Crystal Growth 298 2007 2 7 F C Sauls L V Interrante Z Jiang Inorg Chem 29 1990 2989 J M ller U Ruschewitz O Indris H Hartwig W Stahl J Am Chem Soc 121 1999 4647 JR Durig C B Bradley J D Odom Inorg Chem 21 1982 1466 BLS Sywe J R Schlup J H Edgar Chem Mater 3 1991 737 E A Piocos B S Ault J Mol Struct 476 1999 283 e PhPhilip Barletta Study of GaN based materials for light emitting applications Tese de Doutoramento Universidade da Carolina do Norte 2006 Matsuoka T MRS Internet J Nitride Semicond Res 3 54 1998 7 p J Dunstain J Mat Sci Mat Electr 8 337 1997 38 Fernando A Ponce Group III Nitride Semiconductor Compounds Physics and Applications editado por Bernard Gil Clarendon Press Oford 1998 p 123 3 M rio Ferreira
18. arte do sistema duas placas brancas de BaSO e dois porta amostras Para efectuar medi es de reflectividade as amostras necessitam de ter no m ximo cerca de 100 mm de di metro e 15 mm de espessura Na situa o em que a luz direccionada para a amostra com uma inclina o de 0 mede se a reflectividade difusa Quando luz direccionada com uma inclina o de 8 medida a reflectividade total especular e difusa que o que acontece no presente caso Standard Sample beam M Control beam white board Integrating sphere Figura 13 Esfera integradora para medi o da reflectividade de uma amostra Adaptado de 7 2 1 An lise e discuss o de resultados 46 C2579 44 Lc 42 40 C2579 R 36 34 200 250 300 350 400 450 500 550 Wavelength nm 600 Gr fico 2 Reflectividade da amostra C2579A 650 Depois de medir os espectros de reflectividade com o sistema descrito passou se determina o da espessura das amostras e discuss o do comportamento dos espectros obtidos em fun o da composi o Como se pode verificar pelo gr fico ao lado amostra C2579A os resultados obtidos com este sistema s o muito mais precisos Este facto permite por um lado determinar a espessura das amostras com uma maior confian a e por outro inferir acerca do comportamento da energia de hiato das amostras 21 U
19. aunstein Physical Review B vol5 num12 1972 C G Olson and D W Lynch Physical Review B vol24 num8 1981 30
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21. dos meios 1 e 2 A esta diferen a de fase corresponde um deslocamento lateral Aa Assim O O Se n gt n gt Aa 0 2 Se n n gt Aa A 2 3 10 Por sua vez a diferen a de percurso da onda reflectida na face 2 Ab superior diferen a de percurso anterior por um factor 2d Isto acontece porque onda percorre duas vezes a espessura d at voltar ao meio 1 Deste modo tem se o Sen gt n gt Ab 0 2d 4 o Sen lt m gt Ab A 2 2d 5 A diferen a de percursos ent o dada por A Ab a 6 obtendo se express es diferentes consoante os ndices de refrac o dos meios Tamb m as diferen as de fase A adoptam valores distintos caso haja interfer ncia construtiva ou destrutiva entre as ondas Isto o Interfer ncia construtiva gt A mA m 0 1 2 7 o Interfer ncia destrutiva gt A m 1 2 m 0 1 2 8 Tendo ent o em conta os valores de n escolhem se as fun es correctas e determina se a express o que permite calcular a espessura d da amostra No Cap tulo7 este c lculo efectuado para determina o da espessura dos filmes em estudo H t cnicas de determina o da espessura que s o mais refinadas do que a apresentada mas que t m por base o mesmo princ pio Uma dessas t cnicas adopta os pontos tangentes pr ximos do A RE F Avv BAD padr o de interfer ncia ao inv s dos extremos de interfer ncia A quest o que se levanta o porq
22. etodologias geralmente usadas para evidenciar as singularidades dos espectros de reflectividade o c lculo da primeira ou segunda derivada do logaritmo da grandeza R em A 49 50 51 Bers x ordem energia Aplicando esta t cnica chegaram se s seguintes representa es Al 0 322 In 0 069 Ga 0 609 AI 0 316 In 0 036 Ga 0 648 Du Al 0 284 In 0 074 Ga 0 642 r M S0 510272 0 031 Ga 0 697 O o e Al 0 237 In 0 064 Ga 0 699 A053 0 067 Ga 0 88 dR dE 1 R 3 6 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 Energy eV Gr fico 6 Derivada de In R em fun o da energia para o conjunto das seis amostras 24 Na tabela seguinte sistematiza se a informa o relativa posi o dos m nimos principais de reflectividade determinados graficamente Como era de esperar o m nimo relativo energia de hiato do nitreto de g lio est claramente evidenciado o que confirma o que foi observado anteriormente gr fico 6 Observam se m nimos de reflectividade para valores de energia acima do hiato do GaN que para determinadas amostras ficam abaixo do valor estimado recorrendo Eq 10 A natureza destas absor es n o simples de identificar uma vez que n o se observa claramente uma tend ncia com a composi o das amostras A sua atribui o exige um estudo mais aprofundado com recurso a t cnicas pticas complementares de caracteriz
23. ma vez que o intervalo de comprimento de onda requerido est situado sensivelmente entre os 200 nm e os 600 nm s o necess rias duas fontes de luz para que seja poss vel abranger esta gama Assim existe um momento em que o sistema deixa de utilizar uma fonte de luz para usar outra A regi o do espectro em que se d a mudan a de fontes de luz abarca o intervalo entre os 308 nm e os 312 nm e provoca uma altera o artificial na forma do espectro Deste modo necess rio n o considerar esta regi o pelo que o gr fico 2 apresenta uma pequena zona sem valores experimentais correspondente elimina o de tr s pontos experimentais 454 444 434 R 424 41 4 404 570 C2579 594 2 q 1 co 9 8 g o A Soo se Ro o go T T 7 T T T T T T T T T 1 460 480 500 520 540 560 580 600 620 Wavelength nm Gr fico 3 Padr o de interfer ncia da amostra C2579A Para determinar a espessura dos filmes usado apenas o padr o de interfer ncia como se viu no Cap tulo 4 e que se apresenta no gr fico 3 Os m ximos a indicados correspondem aos valores do comprimento de onda para os quais a interfer ncia foi construtiva e com eles que se determina a espessura Na verdade a espessura calculada n o apenas do filme mas do conjunto AlInGaN CaN ver figura 7 Sendo a camada de GaN predominante o ndice de refrac o utilizado para determinar a espessura ser o
24. nto isto porque os compostos com alum nio necessitam usualmente de temperaturas de crescimento elevadas enquanto que a incorpora o de ndio na liga exige temperaturas mais reduzidas Apesar do potencial tecnol gico consider vel das ligas quatern rias incluindo da liga de Alln Ga y N a investiga o das suas propriedades f sicas fundamentais relativamente recente da esperar se que este trabalho venha a contribuir na constru o do conhecimento das propriedades deste material 1 2 Descri o da organiza o adoptada na monografia Esta monografia encontra se dividida em tr s grandes partes Na primeira dedicada contextualiza o te rica encontram se os cinco primeiros cap tulos O Cap tulo 1 pretende fazer uma introdu o ao trabalho te rico evidenciando a motiva o cient fica para a realiza o do mesmo O cap tulo seguinte dedicado ao crescimento de uma liga quatern ria n o apenas da liga em estudo tendo em vista o crescimento por Deposi o Organomet lica em Fase de Vapor MOVPE e os substratos utilizados No Cap tulo 3 trata se a caracteriza o da estrutura cristalina do material e no seguinte aborda se o tema da reflectividade em filmes finos Finalmente no Cap tulo 5 referem se alguns dos dispositivos mais relevantes constru dos com base nos nitretos do grupo III A segunda parte incide sobre o trabalho experimental e cont m os Cap tulos 6 e 7 No Cap tulo 6 caracterizam
25. o do AI e do In No que respeita s t cnicas de crescimento utilizadas verificou se que as mais comuns s o a Epitaxia por Feixe Molecular e a Epitaxia em Fase de Vapor por Organomet licos que usa o TMGa o TMIn e o TMAI como precursores mais utilizados dos elementos III N Ambas as t cnicas se baseiam no crescimento epitaxial e utilizam a safira como substrato preferencial para o crescimento em estrutura hexagonal Relativamente ao trabalho experimental levado a cabo tendo em vista o estabelecimento da depend ncia da energia de hiato com a composi o os resultados obtidos pela aplica o da t cnica de reflectividade permitem observar altera es evidentes na forma dos espectros para as diferentes amostras Al m disso observam se ainda m nimos de reflectividade acima da energia de hiato do GaN No entanto a natureza destas absor es n o simples de identificar uma vez que n o se observa uma tend ncia clara com a composi o das amostras Para al m disso verifica se que os valores da energia de hiato estimada encontram se na regi o onde ocorre a mudan a da l mpada no sistema pelo que necess rio avaliar qual o comportamento dos espectros de reflectividade nesta gama espectral pois ela pode conter informa o relevante para estabelecer a depend ncia da energia de hiato com a composi o 26 8 2 Sugest es para trabalho futuro Porque a investiga o das propriedades f sicas fundamentais
26. o ru do n o sendo poss vel retirar conclus es acerca da energia de hiato da liga Como tal foi necess rio utilizar um equipamento com maior sensibilidade levando se a cabo a t cnica de reflectividade difusa usando para isso o Shimadzu ISR 3100 que cont m uma esfera integradora Este um sistema que proporciona um ambiente controlado para a caracteriza o de uma ampla variedade de sistemas 7 1 Shimadzu UV 2100 O equipamento Shimadzu UV 2100 um espectr metro que funciona na gama Ultravioleta Vis vel do espectro electromagn tico Neste equipamento as medi es s o efectuadas temperatura ambiente e as caracter sticas mais importantes a reter s o as indicadas na tabela 5 Shimadzu UV 2100 Alcance do comprimento de onda 190nm 900nm Largura da slit 8 Modos poss veis Resoluc o 0 1nm L mpada de Halog neo de 50W Fonte de luz s un L mpada de Deut rio Monocromador Czerny Turner Tabela 5 Algumas caracter sticas Detector Fotomultiplicador R 928 TODO tantes do Shimadzu Tipo de amostras L quidas ou s lidas Como o sistema ptico a parte mais importante de todo o instrumento faz se aqui uma descri o sum ria do seu funcionamento tendo por base a figura 9 O monocromador composto por uma fenda de entrada e uma de sa da S1 e S2 dois espelhos M3 e M4 e uma rede de difrac o G A montagem a denominada Czerny Turner que caracterizada por ter pequenas abe
27. os primeiros lasers na mesma gama de comprimento de onda LEDs na regi o Ultravioleta do espectro electromagn tico com a liga quatern ria na regi o activa s o j fabricados e comercializados Um esquema das camadas constituintes do dispositivo pode ser visto na figura abaixo 500 p GaN contact layer p AlGaN AlGaN SL 10 AlinGaN QWs 0 n AlGaN AIGaN SL 0 8 um mn AlGaN Sapphire n SiC Figura 6 Esquema da constru o de um LED na regi o UV com AIInGaN na regi o activa Adaptado de 12 CAP TULO 6 Descric o geral das amostras em estudo As amostras em estudo prov m do Departamento de Ci ncias de Materiais e Metalurgia da Universidade de Cambridge O esquema da figura abaixo traduz as v rias camadas existentes nas amostras AlinGaN GaN AbO Figura 7 Crescimento de AlInGaN em substrato de GaN safira O conjunto das amostras composto por duas s ries identificadas como S rie 420 e S rie 25 contendo ao todo 23 amostras de AlIn Ga N com diferentes composic es 6 Para cada s rie foi feito o crescimento dos tern rios AlGaN e ou InGaN nas mesmas condi es de crescimento para controlo dos quatern rios Como precursores dos elementos do grupo III foram usados o trimetil ndio TMIn o trimetil alum nio TMAI e o trimetil g lio TMGa Encontram se abaixo sumariadas as informa es facultadas pelos investigadores do Departamento de Ci ncias de Mate
28. primento de onda da luz incidente obtida com o Shimadzu UV 2100 para a amostra C2565A Gr fico 2 Reflectividade da amostra C2579A Gr fico 3 Padr o de interfer ncia da amostra C2579A Gr fico 4 Regress o linear para determina o da espessura do filme Gr fico 5 Reflectividade em fun o da energia para o conjunto das seis amostras Gr fico 6 Derivada de In R em fun o da energia para o conjunto das seis amostras Lista de Tabelas Tabela 1 Condi es de crescimento e resultados obtidos por XRD para s rie 20 Tabela 2 Condi es de crescimento e resultados obtidos por XRD para a s rie 25 Tabela 3 Estimativa da composi o das amostras em estudo Tabela 4 Energia de hiato prevista para a liga Tabela 5 Algumas caracter sticas mais importantes do Shimadzu UV 2100 Tabela 6 Energia de hiato Eg esperada e alguns m nimos de reflectividade observados para as amostras em estudo CAP TULO 1 Introdu o 1 1 Motiva o ao estudo das propriedades pticas da liga de AlyIn Ga t y xN Durante os Ultimos quinze anos os semicondutores do grupo III N nomeadamente as ligas de AIN InN e de GaN registaram um enorme progresso Em pouco tempo surgiram novos dispositivos optoelectr nicos e electr nicos e a sua aplica o em objectos de uso di rio invade a privacidade do cidad o e influencia o seu comportamento O principal motivo pelo qual os materiais do gr
29. riais e Metalurgia da Universidade de Cambridge relativas s condi es de crescimento e alguns dos resultados preliminares relativos composi o e espessura dos filmes de Al In Ga N obtidos a partir da t cnica de Difrac o de Raios X 6 1 S ries 420 e 25 A s rie 420 cont m quatro ligas de AIGaN e oito de AlInGaN O objectivo desta s rie era estudar a incorpora o do ndio na liga em fun o da temperatura de crescimento T press o de crescimento e a correspondente composi o em fase gasosa Prepararam se tr s conjuntos de amostras de Al In Ga N Grupo I manteve se constante o fluxo dos precursores e a press o de crescimento e variou se a temperatura de crescimento 720 C e 820 C Grupo II para uma temperatura interm dia 750 C fixaram se os fluxos e variou se a 13 press o entre 300 Torr e 50 Torr Grupo III seleccionou se a temperatura de 750 C e a press o 300 Torr e apenas se alterou o fluxo do precursor do Ga PRECURSORES TMIn TMAI TMGa Temperatura de Press o de Espessura da Composi o Amostra o sccm sccm sccm crescimento C crescimento Torr camada nm 0 C2044A 50 17 796 Al C2052A 52 16 9 Al C2053A 54 20 9 Al C2051A 50 26 6 Al C2045A 53 C2048A 72 C2046A 72 C2047A Mt irregular C2049A Mt Irregular C2050A Mt Irregular C2054A 74 C2055A 69 standard cubic centimetres per minute Tabela 1 Condi e
30. rra es monocrom ticas a imagem produzida focada na 17 fenda de sa da e os comprimentos de onda s o descriminados O feixe de luz que passa atrav s do monocromador chega ao divisor de feixe M6 onde dividido em feixe amostra e feixe refer ncia Antes de incidirem nos espelhos M7 e M8 os dois feixes s o modulados pelo chopper CH Ao serem reflectidos nos espelhos M7 e M8 os raios de luz s o direccionados para o porta amostras interagindo com a amostra e a refer ncia Depois de reflectidos transmitidos s o guiados at ao espelho M11 e posteriormente colectados pelo fotomultiplicador PM contendo j informa o relativa amostra e refer ncia D2 L mpada de Deut rio WI L mpada de Halog neo F Filtro G Rede de difrac o S1 Fenda de entrada S2 Fenda de sa da W Janela CH Chopper M1 M11 Espelhos M6 Divisor de feixe CH Sam C lula para o feixe amostra Ref C lula para o feixe refer ncia PM Fotomultiplicador Samp le compartment Figura 9 Sistema ptico do Shimadzu UV 2100 Adaptado de Para obter um espectro de reflectividade necess rio utilizar um conjunto de espelhos que se coloca dentro do compartimento para as amostras ver sample compartment na figura 9 Um esquema ilustrativo do conjunto utilizado encontra se na figura 10 O feixe amostra entra pela janela W1 chega ao espelho E3 onde sofre reflex o e incide n
31. s de crescimento e resultados obtidos por XRD para s rie 20 Na s rie 25 foi seleccionando um fluxo interm dio 3 sccm aos utilizados na s rie anterior para o precursor de g lio que se mant m constante para as duas temperaturas de crescimento 820 C e 860 C A 820 C o crescimento foi realizado em condi es ricas em ndio 360 sccm e o fluxo do precursor de alum nio foi incrementado sucessivamente 0 110 sccm A 860 C as amostras cresceram mantendo se o fluxo dos precursores de Al 80 sccm e Ga constantes 3 sccm e variou se o fluxo para o de In 0 420 sccm a PRECURSORES TMIn TMAI TMGa Temperatura de Espessura da Composi o Amostra sccm sccm sccm crescimento C camada nim XRD XRD 360 C2564A InGaN 5 In C2565A C2566A C2567A C2568A C2569A C2570A C2571A C2572A C2573A C2579A Tabela 2 Condi es de crescimento e resultados obtidos por XRD para a s rie 25 InGaN 4 6 In InGaN 2 1 In We Ga Go Ga G2 Go Go Ga Go Go Go 14 Outra informa o relevante para a posterior interpreta o dos resultados de caracteriza o ptica a relativa morfologia das amostras feita pela t cnica de Microscopia de For a At mica AFM levada a cabo pelo grupo de investiga o de onde prov m as amostras A figura 8 mostra a morfologia das amostras da s rie 25 excepto da amostra C2570 crescidas a 8
32. se as amostras em estudo crescidas em substrato de GaN Safira e no cap tulo seguinte feita a descri o do equipamento utilizado Finalmente no ltimo cap tulo faz se a an lise dos resultados experimentais sendo esta orientada de acordo com os objectivos do presente trabalho ou seja de modo a estabelecer a depend ncia da energia de hiato com a composi o Na terceira e ltima parte que cont m o Cap tulo 8 t m lugar as principais conclus es desta monografia bem como sugest es para um trabalho futuro CAP TULO 2 Crescimento da liga met lica de Al In Ga y N Para caracterizar o crescimento de uma liga met lica necess rio ter em aten o dois pontos fundamentais O primeiro referente t cnica de crescimento utilizada e o seguinte ao substrato sobre o qual a liga crescida De entre os existentes no mercado os mais utilizados s o a safira Al 03 substrato das amostras em estudo o carbeto de sil cio SiC e o sil cio Si Quanto t cnica de crescimento a nfase est na Deposi o Qu mica Organomet lica em Fase de Vapor uma vez que a utilizada no crescimento dos filmes em estudo 2 1 Algumas t cnicas de crescimento existentes O crescimento de superf cies epitaxiais tem sido intensivamente estudado devido ao forte desenvolvimento de dispositivos que funcionam a elevadas energias ou baixos comprimentos de onda e que necessitam de material de elevada qualidade cristalina
33. solu o s lida obtida da mistura destes bin rios Ao contr rio do que acontece com os semicondutores do grupo III V como o GaAs ou o InP a estrutura termodinamicamente mais est vel nos nitretos do grupo III a estrutura hexagonal tipo wurtzite Para al m desta fase est vel existe uma meta est vel de estrutura c bica tipo blenda de zinco Destes dois sistemas o hexagonal o mais f cil de crescer e apresenta melhores resultados no que respeita a aplica es optoelectr nicas O arranjo at mico dos nitretos pode ser visto como duas camadas hexagonais onde uma ocupada pelos azotos N e a outra cont m os elementos do grupo III da tabela peri dica A estrutura da wurtzite ocorre quando as camadas hexagonais s o empilhadas numa sequ ncia do tipo ABAB enquanto a blenda de zinco segue um empilhamento do tipo ABCABC como ilustrado na figura 4 Uma vez que a fase hexagonal difere da c bica apenas na sequ ncia de empacotamento dos tomos met licos Al In Ga e do azoto N a coexist ncia das estruturas hexagonal e c bica em camadas epitaxiais poss vel se houver uma falha de empacotamento Figura 4 Sistema c bico a e hexagonal b vistos a 2D Adaptado de e Pela figura tamb m se verifica com facilidade que a camada constitu da pelos vizinhos mais pr ximos igual nos dois sistemas No caso das amostras estudadas a sua estrutura hexagonal do tipo wurtzite CAP TU
34. temperatura ptima de crescimento Isto acontece porque os compostos que t m por base o alum nio necessitam de temperaturas de crescimento elevadas No caso do crescimento de AIGaN de alta qualidade a temperatura necess ria pode ultrapassar os 1000 C Por outro lado para a incorpora o de ndio na liga s o necess rias temperaturas substancialmente inferiores devido liga o In N ser fraca tendo sido determinadas temperaturas entre os 700 e os 800 C dependendo da composi o que se pretende obter Assim sendo a temperatura de crescimento tem que ser tal que tanto o alum nio como o ndio sejam incorporados no Al In Ga N Outra dificuldade importante a falta de substratos nativos de dimens es razo veis e de f cil comercializa o 2 3 Substratos Um entrave ao crescimento de filmes finos de boa qualidade a indisponibilidade de um s cristal suficientemente grande do mesmo material gt 1cm a usar como substrato para crescimento homoepitaxial filme e substrato com a mesma composi o Assim o crescimento heteroepitaxial ou seja recorrendo a substratos com composi o diferente do filme inevit vel e a escolha do substrato uma tarefa importante No que diz respeito aos processos de fabrico de dispositivos os substratos escolhidos t m que estar dispon veis com um tamanho m nimo de 2 54cm com superf cies atomicamente lisas de f cil aquisi o no mercado e a um pre o razo vel A safira
35. u da aplica o da t cnica de reflectividade s amostras em estudo A forma do espectro de reflectividade consoante a regi o espectral em que realizado cont m informa o relativa s propriedades vibracionais ou electr nicas do material Para valores de energia bem definidos a reflectividade diminui drasticamente correspondendo absor o por parte deste Uma vez que isto acontece para valores pr ximos da energia de hiato o espectro de reflectividade da amostra em fun o do comprimento de onda da radia o incidente permite 4l n 43 estudar as suas caracter sticas f sicas fundamentais 11 CAP TULO 5 LEDs e lasers Efectuando uma breve pesquisa sobre os semicondutores em estudo encontra se imensa informa o acerca da investiga o levada a cabo com os nitretos do grupo III Os dispositivos em estudo e os j no mercado s o muitos assim como grupos de investigac o e empresas prontos a desvendar as novas oportunidades que se escondem nos materiais do grupo III da tabela peri dica mais propriamente na liga quatern ria Talvez a aplica o mais revolucion ria conseguida recorrendo aos nitretos III N tenha sido a cria o de LEDs azuis por Shuji Nakamura em 1996 Esta nova forma de produzir luz foi um sucesso e os novos LEDs espalharam se por todo o mundo conquistando fachadas de pr dios desde Times Square at Tokyo Pouco tempo depois da cria o do pequeno LED azul apareceram
36. upo III N s o t o amplamente estudados deve se ao facto de possu rem um hiato de energia elevado e directo cujos valores temperatura de 2K s o 6 08eV para o AIN 3 503eV para o GaN e 0 7eV para o InN e uma grande estabilidade t rmica 200 6 5 B id 300 E x 4 xs E gt Us 2 o tu c d o S g2 E ae a N 1000 0 30 0 35 Lattice constant nm Figura 1 Energia de hiato do AIN GaN e InN a 300K Adaptado de Estas caracteristicas tornam os nitretos apropriados para uso em dispositivos que funcionem com comprimentos de onda pequenos energias elevadas como por exemplo nas impressoras a laser e nos ecr s de cor total e para armazenamento e leitura de informa o em CDs Estas s o algumas das reas nas quais os semicondutores convencionais III V como o GaAs InGaAs GaP etc n o podem ser utilizados devido a terem um valor de energia de hiato baixo Valor actualmente aceite pela maior parte da comunidade cient fica A aplicabilidade dos nitretos do grupo III pode ser substancialmente ampliada com o refinamento das t cnicas de crescimento a liga quatern ria Al In Ga N sob a forma hexagonal ou c bica cujos estudos s o bastante recentes Das vantagens desta liga destaca se o facto de permitir o controlo separadamente da energia de hiato e do par metro de rede relativo ao plano de crescimento a tornando se assim poss vel criar heteroestrut
37. uras com o mesmo par metro a e novas estruturas com camadas sujeitas a uma tens o ajust vel dentro dos planos Al m do mais as ligas quatern rias t m a capacidade de proporcionar uma melhor jun o t rmica com o GaN o que poder ser uma vantagem no crescimento Em termos de aplica es recentemente a liga quatern ria de Al In Ga N tem merecido uma aten o especial por parte da comunidade cient fica por dois motivos distintos O primeiro est relacionado com o facto dos d odos laser LD na regi o UV e d odos emissores de luz LED com po os qu nticos baseados na liga mencionada terem apresentado valores elevados de intensidade de luminesc ncia quando comparados com os constitu dos pela liga tern ria de AlGaN O segundo motivo est relacionado com o facto do Al In Ga N possibilitar a redu o dos efeitos piezoel ctricos na camada por interm dio de um ajustamento da composi o de In x e Al y de tal modo que se obtenha uma constante de rede no plano de crescimento igual do substrato de GaN segundo a lei de Vegard ser y 4 8 x Assim esta liga oferece a oportunidade de crescer um filme relaxado e com a mesma constante de rede do substrato e de forma independente alterar a energia de hiato do pr prio filme O principal obst culo ao crescimento da liga quatern ria dos nitretos do grupo HI com uma qualidade cristalina aceit vel prende se com a determina o da temperatura ptima de crescime
38. usa se como refer ncia um espectro de cdo nm m reflectividade adquirido nas mesmas condi es Figura 11 Espectro de reflectividade com espelhos como amostra e refer ncia com dois espelhos R 100 que s o colocados 100 respectivamente no porta amostras e porta refer ncia de modo a saber que percentagem de luz est a ser reflectida O espectro de reflectividade da amostra depois adquirido substituindo o espelho colocado no porta amostras Figura 12 Espectro de reflectividade esperado pela amostra em an lise com espelhos como amostra e refer ncia Como se pode ver pela figura 11 o espectro encontra se em torno dos 100 de notar que apesar de se registar grandes flutua es o valor m dio de reflectividade est dentro do valor esperado para um espelho A qualidade da superf cie dos espelhos e o estado de conserva o das l mpadas podem explicar a baixa qualidade do espectro obtido 19 7 1 1 An lise e discuss o de resultados No gr fico 1 apresenta se o espectro de reflectividade adquirido para a amostra C2565A no sistema Shimadzu UV 2100 Desde logo evidente que o espectro apresenta uma p ssima rela o sinal ru do que compromete a identifica o das regi es espectrais onde ocorre absor o n o sendo poss vel tirar conclus es significativas acerca da energia de hiato da liga Contudo poss vel observar uma regi o com franjas de interfer ncia entre os 360 e os 500 nm
39. ve se uma espessura de cdessesa 6 307 x10 m Gum Em seguida discute se a depend ncia da energia de hiato da liga em estudo em fun o da composi o Para isso representa se a depend ncia do espectro de reflectividade das amostras em fun o da energia incidente 23 50 45 R96 C2569 Al 0 322 In 0 069 Ga 0 609 vo Ga 0 648 40 6 AI 0 284 In 0 074 Ga 0 642 se ac R C2570 AL0 272 In 0 031 Ga 0 697 R96 C2566 Al 0 237 In 0 064 Ga 0 699 30 R96 Al 0 053 In 0 067 Ga 0 88 Eg GaN 3 35 eV 2 2 24 2 6 2 8 3 0 32 3 4 3 6 3 8 4 0 42 4 4 4 6 48 5 0 522 54 5 6 58 Energy eV Gr fico 5 Reflectividade em fun o da energia para o conjunto das seis amostras Tal como indicado no gr fico verifica se a exist ncia de um m nimo em torno dos 3 4eV em todas as amostras Este valor corresponde energia de hiato do GaN e est de acordo com o esperado temperatura ambiente para o GaN O facto da camada de Al In Ga N ser muito fina torna poss vel que se detecte a contribuic o da camada de GaN sobre a qual o filme da liga quatern ria foi crescida para uma melhor acomoda o dos tomos e n o directamente sobre a safira de prever que a contribui o do GaN dificulte a interpreta o dos espectros e a consequente identifica o da energia de hiato do Al Jn Ga N No entanto observam se altera es evidentes na forma dos espectros para as diferentes amostras Uma das m
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