Medida de corrente induzida por feixe de elétrons em semicondutores

Abstract

A presente monografia tem como objetivo principal realizar os procedimentos iniciais para a operacionalização do sistema de medição de corrente induzida por feixe de elétrons (EBIC - do inglês electron beam induced current), recentemente instalado no equipamento de duplo feixe JEOL JIB 4500 do Laboratório de Conformação Nanométrica (LCN) do Instituto de Física da UFRGS. O texto apresenta uma breve revisão da física de semicondutores e dos princípios da microscopia eletrônica de varredura. São apresentados os fundamentos da técnica EBIC e os seus modos de medida e operação. Para exemplificar o tipo de resultados obtidos com esta técnica, amostras de silício foram implantadas com íons de gálio em diferentes energias para a formação de junções p-n, utilizando o feixe de íons do sistema de duplo feixe do LCN. As amostras foram caracterizadas com a técnica de espectroscopia por dispersão em energia (EDS - do inglês energy dispersion spectroscopy). As imagens de microscopia no modo EBIC das amostras implantadas apresentam contrastes associados à presença de defeitos induzidos pela irradiação. Medidas utilizando feixe de elétrons com energia variável indicam o potencial da técnica para quantificar a profundidade em que junções p-n estão localizadas.

The present monography aims at performing the inicial procedures to put in operation the electron beam induced-current (EBIC) system, recently installed in the dual beam equipment JEOL JIB 4500 of the Laboratório de Conformação Nanométrica (LCN), from the Insituto de Física - UFRGS. A brief review of semiconductor physics and scanning electron microscopy is made. The foundations of the EBIC technique, methods of measurement and equipment operation are presented. In order to exemplify the kind of result that may be obtained with this technique, silicon samples implanted with Gallium ions with different energies were produced in the dual beam system to generate p-n junctions in different depths. The samples were characterized with energy dispersive spectroscopy (EDS). The EBIC measurements of the implanted samples show contrast associated with the presence of defects induced by irradiation. Measurements using variable electron beam energy indicate the potential of the technique to quantify the depth of the p-n juctions.