Influência da implantação de íons de argônio por IIIP na formação do silício poroso - Eduardo Cezar Barbosa de Barros Aragão (2011)
O silício é o material dominante na área de microeletrônica devido à conveniência de suas propriedades elétricas, mas em detrimento da natureza de sua estrutura eletrônica suas propriedades associadas a foto-emissão são de rendimento muito baixo, fato que descarta sua aplicação em dispositivos optoeletrônicos, como: leds, lasers, displays, e diversos outros. Mas em 1990 Canham descobriu um material a base de silício que apresentava intensa fotoluminescência, o qual devido as suas características morfológicas chamou de ´´Porous silicon''(Silício poroso). Desde então o silício poroso vem sendo exaustivamente estudado, tanto do ponto de vista teórico quanto experimental a fim de aferir sobre os fenômenos físicos que o fazem tão peculiar. Nosso trabalho consistiu em usar a técnica de implantação iônica por imersão em plasma para bombardear o silício com íons de argônio e estudar sua influência na formação do silício poroso. Neste trabalho, foram utilizadas lâminas desilício do tipo n, com resistividade entre 1 e 20 $Ω$ cm. As implantações foram realizadas em 15, 30 e 60 minutos, após isso as amostras foram submetidas ao processo de anodização, com densidades de corrente de 2,8, 5,6 e 11,3 mAcm $^-2$ , por 30, 60 e 90 minutos, em solução composta por HF (48%), etanol (95%) e H$_2$O DI na proporção (1:1:2) % em volume. As imagens MEV de topo e seção de corte mostraram diferenças significativas quanto à morfologia das amostras em função do tempo de implantação, notado principalmente para a implantação de 30 minutos. Algumas das morfologias observadas neste trabalho não são encontradas na literatura atual. Foi observada também a indução de uma fase do tipo esponjosa (sponge like), abaixo do padrão colunar, nas amostras anodizadas com densidade de corrente de 11,3 mAcm$^-2$ e implantação de 30 minutos. Os resultados de fotoluminescência apontam para mudanças nas nanopartículas presentes na matriz porosa. Foi observado de um modo geral a existência de um deslocamento para energias menores (redshfit) e mudança na simetria dos gráficos em diversos conjuntos de amostra. No entanto, observamos também um deslocamento para energias maiores (blueshift) em apenas uma das condições de anodização, 5,8 mAcm$^-2$ por 30 minutos. Os resultados da espectroscopia Raman mostraram evidências da influência do processo 3IP na formação de nanopartículas maiores dentro da matriz porosa, porém não foi possível levar a resultados conclusivos a cerca do tamanho das partículas e sua distribuição.