Estudo das estruturas Fe:GaAs e Fe:Cs:GaAs por espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X
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Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Bernardo Ruegger Almeida Neves
Roberto Magalhaes Paniago
Waldemar Augusto de Almeida Macedo
Roberto Magalhaes Paniago
Waldemar Augusto de Almeida Macedo
Resumo
Este trabalho apresenta os procedimentos e os resultados de investigações, realizadas através de Espectroscopia de Fotoelétrons Excitados por Raios X (XPS), do crescimento de filmes finos de Ferro (Fe) sobre a superfície (100) de Arseneto de Gálio, mediados ou não pela presença de Césio (Cs) na interface entre o GaAs e o Fe. Três sistemas foram investigados, todos tendo como ponto de partida substratos cristalinos de Arseneto de Gálio orientados na direção (100), ricos em Arsênio, dopados por silício em concentração 5 x 1017 cm-3 , e crescidos através de Epitaxia por Feixe Molecular (MBE) sobre substratos GaAs(100) - p ou n - comercialmente adiquiridos. As deposições de Ferro foram feitas através de um evaporador por feixe de elétrons (Electron-Beam), e as deposições de Césio através de emissores SAES Getters comerciamente adquiridos. Os sistemas diferem entre si pela quantidade de Césio depositada na superfície do semicondutor antes da deposição de Fe: no primeiro, Fe:n-GaAs, não há Césio depositado, no segundo, Fe:Cs:n-GaAs, há uma subcamada atômica de Césio depositada sobre o substrato, e no terceiro, Fe:Cs:pnGaAs, cerca de 1 camada atômica de Césio foi depositas sobre o substrato antes que se iniciasse a deposição de Ferro. Todas as investigações neste trabalho foram realizadas à temperatura ambiente. Os nossos resultados para o sistema sem Cs estão completamente de acordo com o reportado na literatura, com a formação de uma camada reagida contendo aproximadamente 8 Å de Fe, e com As segregado para a superfície do filme formado.Para o caso das amostras com Cs, o que se observa é a inibição, pelo Césio, da reação de inversão que ocorre nos primeiros estágios da formação da interface Fe:GaAs. Césio inibe a segregação de As para a superfície do filme formado, mas não impede a formação de uma região reagida na interface. Uma quantidade de Cs menor que uma camada atômica leva à formação de uma região reagida contendo aproximadamente 16 Å de Fe, e a nenhuma segregação de As, Ga ou Cs para a superfície do filme de Ferro que cresce sobre a camada reagida. Uma quantidade maior de Cs (no nosso caso aproximadamente 1 monocamada de Cs) leva a uma região reagida contendo cerca de 32 Å de Ferro, e à segregação de quase todo o Cs para a superfície do filme de Ferro puro crescido sobre a citada camada reagida.
Abstract
We used X-ray Photoelectron Spectroscopy to study the growth of iron on GaAs(100) mediated by Cesium. All GaAs substrates were Si 5 x 1017 cm-3 n-doped layers prepared by Molecular Beam Epitaxy. Iron was deposited by e-beam evaporation, and the Cesium source was a SAES Getters commercial dispenser. Three samples were prepared distingued by the Cesium coverages: zero, sub-monolayer (10 seconds Cs evaporation) and approximately 1 monolayer (120 seconds Cs evaporation). All depositions were done at room temperature. Our results for the sample without Cesium agree completely with the previous behavior already reported in the literature. A 8 Å Fe thick reacted layer is formed by deposition of iron on GaAs, and As segregates to the surface of the iron film. For the case of Cs containing samples the inversion reaction, which happens in the iron on GaAs case, is inhibited, and As no more segregate to the surface of film. However Cs does not avoid the formation of a reacted layer. The 10 seconds Cs sample presents a 16 Å Fe thick reacted layer, but none As, Ga or Cs segregated to the iron film surface. The 120 seconds Cs sample brings to a 32 Å Fe thick reacted layer, but almost all the Cs segregates to the iron growth front.
Assunto
Espectroscopia fotoeletrônica, Filmes finos de ferro, Espectroscopia de fotoelétrons excitados por Raios X XPS, Arseneto de gálio
Palavras-chave
espectroscopia, GaAs