Efeitos da irradiação iônica em filmes de InSb

Abstract

Neste trabalho são apresentados os efeitos da irradiação iônica em lmes de InSb crescidos por epitaxia de feixe molecular e desbastamento iônico. As irradiações foram realizadas a temperatura ambiente, em incidência normal, com íons de Au a uma energia de 17 MeV, com fluências de irradiação que variam entre 5 1010 e 1 1015 ons/cm2. A an alise da microscopia eletrônica de transmissão realizada em amostras de InSb cristalina mostram que a porosidade inicia com pequenas esferas ocas de aproximadamente 2-3nm de diâmetro, sem a evidência de ion tracks amorfos, mas com estruturas altamente danificada. Com o aumento da fluência de irradiação, a coalescência de um grande número de poros produz rede interligada de nano os policristalinos. A evolução da porosidade em função da fluência de irradiação foi investigada com imagens de microscopia eletrônica de varredurra, e mostra que a espessura do lme aumenta em até 15 vezes. Os resultados de difração de raios x obtidos mostram que lmes de InSb crescidos por epitaxia de feixe molecular ou por sputtering podem se tornar porosos quando submetidos a irradiação iônica e atingem uma estrutura policristalina com cristalitos randomicamente orientados. Os espectros de RBS indicam a incorporação de C e um aumento na fração de O no material poroso, embora a quantidade de atomos de In e Sb não mude significativamente devido a irradiação. A caracterização eletrônica da XPS mostra que, com aumento da fluência de irradiação, as ligações In-Sb e In-O não mudam e, por outro lado, as ligações Sb-O aumentam e as Sb-In diminuem. As propriedades elétricas foram investigadas com medidas de efeito Hall, e mostram que, com o aumento da fluência de irradiação, há uma diminuição na mobilidade dos portadores devido aos defeitos criados pela irradiação, por em há o aumento do número de portadores.

Here we show the e ects of ion irradiation on InSb lms grown by molecular beam epitaxy and sputtering. The irradiations were performed at room temperature under normal incidence, with 17MeV Au ions with irradiation uences ranging from 5 1010 e 1 1015 ons/cm2. Transmission electron microscopy analysis performed in crystalline InSb samples shows that porosity initiates as small spherical voids of approximately 2-3nm in diameter, with no evidence of amorphous ions tracks, but highly damaged crystalline structures . With increasing irradiation uence, the coalescence of a large number of small voids yields an interconnected network of polycrystalline nanowires. The evolution of porosity as a function of irradiation uence was investigated with scanning electron microscopy images, and shows that the lm thickness increases up to 15 times. X-ray di raction results show that InSb lms grown by molecular beam epitaxy or by sputtering can become porous upon ion irradiation and attain a polycrystalline structure with randomly oriented crystallites. RBS spectra indicate of incorporation of C and an increase in O fraction in the porous material, although the amount of In and Sb atoms do not change signi cantly due to irradiation. The electronic characterization by XPS shows that, with increasing irradiation uence, In-Sb and In-O bonds do not change, on other hand Sb-O bonds increases and Sb-In decreases. Electrical properties were investigated with measures of Hall e ect, and show that, increasing irradiation uence, there is a decrease in carriers mobility due to defects created by the irradiation, however there is an increase in carriers amount.