Simulação e caracterização de diodos controlados por porta visando a fabricação de sensoress de radiação luminosa. - Araújo, Hugo Puertas de (2000)
O presente trabalho faz inicialmente uma revisão básica a respeito de diodos controlados por porta ressaltando o método criado por Grove, e corrigido por Pierret, para a determinação da velocidade de recombinação superficial, parâmetro esse, importante na análise do desempenho do dispositivo frente a situações que tendem a degradar o funcionamento do mesmo. Em seguida, propomos a utilização de DCP\'s como sensores de radiação luminosa e possivelmente como sensor de cores. Para tanto, simulamos o comportamento de uma junção PN sob iluminação quando variamos a extensão da região de depleção associada à mesma. De acordo com essas simulações, observamos que o rendimento de conversão da energia luminosa para elétrica, em função do comprimento de onda da luz incidente, apresenta dependência com relação a extensão da região de carga espacial. Essa característica pode vir a ser usada, futuramente, na detecção seletiva de comprimentos de onda, e portanto, permitindo a discriminação de cores. A variação da largura da região de depleção nas proximidades de uma junção PN pode ser conseguida, numa estrutura do tipo DCP, através da aplicação em sua porta, de pulsos de amplitude e inclinação adequadas, de forma a levá-lo a operar em depleção profunda. Nessas condições, o valor máximo da largura da região de depleção é maior do que o seu valor máximo estacionário, podendo chegar a até 3 vezes o mesmo, conforme foi constatado por simulação, através de um software por nós desenvolvido, para uma estrutura MOS pulsada. Tal simulação forneceu-nos o campo e potencial elétricos e a concentração de portadores em função da profundidade através da resolução da equação de Poisson com condições de contorno adequadas. Dados os resultados obtidos nas simulações, a próxima etapa foi a elaboração de máscaras litográficas para construir diodos controlados por porta com diferentes geometrias, algumas sugeridas pela literatura, outras ) desenvolvidas para esse trabalho. Tais máscaras foram confeccionadas pelo CTI em Campinas e foram desenhadas através do software Microeletrônica de Etienne Sicard da universidade de Toulouse. Utilizamos as máscaras fabricadas para construir uma pastilha-teste preliminar com os diodos controlados por porta propostos. Infelizmente, nesta única corrida, tivemos curto-circuito entre porta e substrato e apenas as junções PN funcionaram a contento. Obtivemos diodos com fator de idealidade de ~1,4 e densidade de corrente reversa, no melhor dos casos, igual a 1,23.104 nA/cm² para áreas de (1000 x 1000) µm². Por outro lado, como não conseguimos DCP\'s funcionando, utilizamos transistores nMOS convencionais, fornecidos pelo Prof. João Antonio Martino, para medir a velocidade de recombinação superficial, \"velocidade de recombinação aparente\", que resultou em 5,5×106 cm/s, segundo o método proposto por Pierret.