dc.contributor.author | Piton, Marcelo Rizzo | |
dc.date.accessioned | 2021-04-21T17:38:32Z | |
dc.date.available | 2021-04-21T17:38:32Z | |
dc.date.issued | 2019-12-05 | |
dc.identifier.citation | PITON, Marcelo Rizzo. Development of seminconductor nanowire materials for electronic and photonics applications. 2019. Tese (Doutorado em Física) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2019. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/14160. | * |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/14160 | |
dc.description.abstract | The thesis is concerned with study of GaAs nanowires fabricated on Si substrate.
The possibility of growing III-V semiconductor materials directly on silicon in the
form of nanowires is an attractive route to the integration of microelectronic,
photonic and optoelectronic technologies. To this end, development of functional
heterostructure require effective and controllable doping but the dopant
incorporation mechanisms involved in nanowire growth can be quite different from
the well-established semiconductors thin film technology. The interplay of the
different dopant incorporation mechanisms and the competition between axial and
radial growth can result in dopant concentration gradients in the nanowires.
As a key technology development enabling the study of transport properties in
nanowires, a method for fabricating electrical contacts on single NWs using electron-
beam lithography is reported. On the other hand, the reduced dimensions and the
quasi one-dimensional nanowire geometry are challenging factors for the fabrication
of electrical contacts in the correct geometry for Hall effect measurement, which is
traditionally used in planar film to determine the dopant concentration and carriers
mobility. Therefore, alternative techniques were employed to gain an understanding
of the dopant incorporation mechanisms. To this end, Raman spectroscopy and
current-voltage analysis on single-nanowire were used to estimate the spatial
distribution of the Be and Te dopants along the axial direction of GaAs nanowires.
The study reveals that the dopant incorporation mechanisms are strongly affected
by the growth conditions for both p-type and n-type GaAs nanowires, resulting in
gradients of dopant concentration along the nanowires.
Besides the carrier transport properties, the waveguide properties of semiconductor
nanowires were explored in the area of chiral sensing and emission of circularly
polarized light. By fabricating asymmetric gold layers deposited on the nanowires
sidewalls and under the adequate experimental conditions an extrinsic optical
chirality configuration is achieved. The results show a strong chiral behavior in both
absorption and emission of the partially Au-coated nanowires, and paves the way for
applications such as chiral sensing and emitting devices. | eng |
dc.description.sponsorship | Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) | por |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) | por |
dc.language.iso | eng | eng |
dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | * |
dc.subject | Semicondutores | por |
dc.subject | Nanofios | por |
dc.title | Development of seminconductor nanowire materials for electronic and photonics applications | eng |
dc.title.alternative | Desenvolvimento de nanofios semicondutores para aplicações em eletrônica e fotonônica | por |
dc.type | Tese | por |
dc.contributor.advisor1 | Gobato, Yara Galvão | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/7558531056409406 | por |
dc.contributor.advisor-co1 | Guina, Mircea | |
dc.description.resumo | Neste trabalho, realizamos um estudo sistemático das propriedades óticas, elétricas
e estruturais de nanofios de GaAs dopados crescidos por epitaxia por feixes
moleculares em substratos de Si. A possibilidade de crescer materiais
semiconductores III-V na forma de nanofiosdiretamente sobre silício é uma rota
de significativo interesse para a integração tecnológica nas áreas da microeletrônica,
fotônica e optoeletrônica. Além disso, o desenvolvimento de heteroestruturas
funcionais requer um processo de dopagem efetivo e controlável. No entanto, os
mecanismos de incorporação de dopantes envolvidos no crescimento de nanofios
podem ser diferentes dos mecanismos já conhecidos para filmes finos
semicondutores. De forma geral, a combinação dos diferentes mecanismos de
incorporação de dopantes e a competição entre crescimento axial e radial podem
resultar em um gradiente de concentração de dopantes nesses nanofios.
O desenvolvimento de uma metodologia para fabricação de contatos elétricos em
um único nanofio, utilizando litografia por feixe de elétrons, é um elemento chave
para a investigação das propriedades de transporte eletrônico em nanofios. Por outro
lado, as dimensões reduzidas e a quase uni-dimensionalidade dos nanofios são
fatores desafiadores para a fabricação de contatos elétricos na geometria adequada
para medidas de efeito Hall, tradicionalmente utilizada em filmes finos para
determinar a concentração de dopantes e a mobilidade dos portadores de carga.
Desta forma, nesta tese foram aplicadas técnicas experimentais alternativas para
investigar os diversos mecanismos de incorporação de dopantes nesses sistemas.
Dentre elas, utilizamos espectroscopia Raman e medidas de corrente elétrica em
função da voltagem aplicada em nanofios individuais para estimar a distribuição
espacial dos dopantes Be e Te ao longo da direção axial de nanofios de GaAs.
Observamos que os mecanismos de incorporação de dopantes nesses sistemas são
fortemente afetados pelas condições de crescimentos para ambos nanofios de GaAs,
tipo-p e tip-n, levando à presença de um gradiente na concentração de dopantes ao
longo do comprimento dos nanofios.
x
Além das propriedades de transporte eletrônico, as propriedades de guia-de-onda de
nanofios semicondutores também foram exploradas para detecção quiral e emissão
de luz circularmente polarizada nesses sistemas. Para isso, utilizamos camadas de Au
assimétricas depositadas na superfície lateral dos nanofios, resultando na observação
de quiralidade óptica extrínseca. Os resultados evidenciam um forte comportamento
quiral tanto na absorção como na emissão de luz de nanofios parcialmente cobertos
com Au, criando novas possibilidades para aplicações na área de dispositivos
baseados em detecção e emissão quiral. | por |
dc.publisher.initials | UFSCar | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Física - PPGF | por |
dc.subject.cnpq | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA | por |
dc.description.sponsorshipId | CAPES: 88887.100549/2015-00 | por |
dc.description.sponsorshipId | CNPq: 88887.100549/2015-00 | por |
dc.publisher.address | Câmpus São Carlos | por |
dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/2913665013211219 | por |