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Title in Portuguese: AFM condutivo (CAFM): aplicação em dispositivos semicondutores
Author: Almeida, Rodrigo Queiros
Advisor(s): Barros, Eduardo Bedê
Keywords: Microscopia
Semicondutores
Nanotubos
Transporte eletrônico
Issue Date: 2018
Citation: ALMEIDA, R. Q. AFM condutivo (CAFM): aplicação em dispositivos semicondutores. 2018. 109 f. Tese (Doutorado em Física) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018.
Abstract in Portuguese: A introducão de novos materiais em dispositivos semicondutores tem sido investigada intensamente como uma forma alternativa aos semicondutores convencionais, como o silício, o GaAs, GaN, entre outros, abrindo o escopo para pesquisas de materiais bidimensionados, como o MoS2 e o grafeno, que possuem propriedades físicas interessantes para aplicação nas áreas de transporte de dados, fotônica e spintrônica. Nas áreas de geração de energia, a aplicação de polímeros orgânicos semicondutores na fabricação de células fotovoltaicas tem se consolidado nos últimos anos. Dessa forma, a possibilidade de fabricação de dispositivos cujos os canais sejam de apenas de poucas camadas atômicas de espessura é possivelmente a característica mais atraente dos materiais 2D para uso em nanoeletrônica. Existem inúmeros fatores que limitam o transporte em dispositivos, entre eles destacam-se as resistências em série entre o canal e os terminais da fonte e de dreno, e seu impacto negativo sobre o transistor de efeito de campo (FET) torna-se mais pronunciado a` medida que o comprimento do gate diminui. Assim, a interação de contato entre o metal e o semicondutor é fundamental para o bom funcionamento desses dispositivos. Em vista disso, nesse trabalho propomos o estudo das propriedades de transporte de dispositivos semicondutores através da técnica de microscopia de força atômica em modo condutivo (CAFM, do inglês Conductive Atomic Force Microscopy), com ênfase principal no estudo da distribuição de corrente na superfície dos materiais, efeito da força de contato no transporte e na caracterização topográfica desses materiais semicondutores. Foram realizadas medidas elétricas em estação de ponta, e de CAFM em dispositivos de nanotubos de carbono multicamadas (MWCNT), mostrando o efeito da oxidação em contatos de titânio no transporte eletrônico. Também, foram feitas análises topográficas e de condução da camada ativa de células solares orgânicas (P3HT:PCBM) dopadas com Fe/SnO2. Por fim, foram estudados os efeitos da aplicação de força variável entre contatos metálicos no transporte eletrônico vertical e lateral em dispositivos de poucas camadas de MoS2.
Abstract: The insert of new materials into semiconductor devices has been intensively investigated as an alternative to conventional semiconductors, such as silicon, GaAS, GaN, and others, opening the scope for research of 2D materials such as MoS2 and graphene, which have interesting physical properties for application in the areas of data transport, photonics and spintronics. In the areas of power generation, the use of organic semiconductor polymers in the manufacture of photovoltaic cells has consolidated in recent years. Thus, the possibility of manufacturing devices whose channels are of only a few atomic layers thick is possibly the most attractive feature of 2D materials for use in nanoelectronics. There are a number of factors limiting transport in devices, among which stand out the series resistances between the channel and the source and drain terminals, and their negative impact on the FET becomes more pronounced as the length of the gate decreases. Thus, the contact interaction of the metal and the semiconductor is fundamental for a good performance of these devices. In this work we propose the study of the transport properties of semiconductor devices through the Conductive Atomic Force Microscopy (CAFM) technique, with a main emphasis in the study of the current distribution in the surface of the materials, effect of contact force on the transport and the topographic characterization of these semiconductor materials. Electrical measurements were carried out at probe station and CAFM in multiwall carbon nanotubes (MWCNT) devices, showing the effect of oxidation on titanium contacts in electronic transport. Also, topographic and conductive analyzes of the active layer of Fe/SnO2 doped organic solar cells (P3HT:PCBM) were performed. Finally, the effects of the application of variable force between metallic contacts in vertical and lateral electronic transport in devices with a few layers of MoS2 were studied.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/36786
Appears in Collections:DFI - Teses defendidas na UFC

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