Caracterização por microscopia eletrônica de transmissão e microanálise com raios-x de filmes dielétricos crescidos termicamente sobre carbeto de silício

Abstract

A busca de materiais alternativos ao silício representa uma prioridade na pesquisa para a Micro e a Nanoeletrônicas. Dentre os semicondutores possíveis, o carbeto de silício (SiC) encontra-se em destaque porque, além de apresentar propriedades adequadas, é o único sobre o qual é possível crescer termicamente um filme dielétrico de dióxido de silício (SiO2). Desse modo, permite que parte da tecnologia já desenvolvida para a utilização de SiO2 em dispositivos a base de silício possa ser adaptada para os dispositivos à base de carbeto de silício. No presente trabalho, foram obtidas amostras a partir de frações de lâminas de SiC monocristalino, que foram tratadas termicamente em reator clássico, aquecido por efeito Joule, sob pressão estática em atmosfera de oxigênio seco, a fim de crescer um filme de SiO2 sobre o substrato de SiC. Obtidas essas estruturas, foi necessário estabelecer um procedimento específico para o preparo das amostras de SiO2/SiC para posterior análise por microscopia eletrônica de transmissão (TEM, na sigla em inglês). Essa metodologia determinada foi diferente da convencional usada para substratos de silício, pois o abrasivo normalmente usado nas primeiras etapas de preparo das amostras é o próprio carbeto de silício, que tem dureza, na escala Mohs, intermediária entre o coríndon e o diamante. Depois de estabelecida a metodologia de preparo das amostras, foi realizada a visualização, por TEM e, através de imagens de alta resolução, foi observada a interface abrupta (~1 nm) entre o SiO2 e o SiC. A caracterização elementar e a verificação da formação do filme dielétrico foi realizada por microanálise com raios-X (EDX), utilizando um espectrômetro de dispersão em energia, confirmando a pureza química da estrutura SiO2/SiC.