Estudo das propriedades eletrônicas e estruturais de filmes de In(0.5-x)AlxSb0.5 depositados por magnetron sputtering e irradiados por feixes de íons

Abstract

Filmes de In(0.5-x)AlxSb0.5 foram depositados sobre substratos de SiO2/Si, a 420°C, por co-sputtering dos alvos de InSb, Al e Sb e as suas propriedades estruturais foram investigadas com o auxílio das técnicas de Grazing incidence X-ray diffraction (GIXRD) e Rutherford backscattering spectrometry (RBS). Filmes com quatro concentrações relativas de Al (0 %,9%,15% e 18%) foram irradiados com íons de Au+6 de 14 MeV de energia e fluências no intervalo 1x1013 - 2x1014 cm-2. Para todos os filmes de In(0.5-x)AlxSb0.5, o espectro de GIXRD mostrou a formação de um composto policristalino com estrutura zincblende, de forma que, quanto maior a concentração de Al nesta liga, menor o respectivo parâmetro de rede. Quando irradiados, observou-se que é mais fácil amorfizar o composto ternário (In(0.5-x)AlxSb0.5) que os seus membros binários InSb e AlSb, sendo que neste último não foi observado nenhuma evidência de amorfização no seu padrão de difração. Além disso, por meio da microscopia eletrônica de varredura (MEV), verificou-se que essa liga ternária torna-se porosa, a partir de uma certa fluência, para todas as concentrações de Al (exceção de AlSb), de modo que a porosidade dos filmes de In(0.5-x)AlxSb0.5 diminui, para uma mesma fluência (1x1014 cm-2), segundo a concentração relativa de Al aumenta. Em relação às propriedades eletrônicas dos filmes, mostrou-se, através da técnica de X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), tanto nos filmes não irradiados como nos irradiados, que não havia ligação Al-Sb e que tinha maior quantidade relativa de oxigênio nas amostras irradiadas frente as não irradiadas.

In(0.5-x)AlxSb0.5 films were deposited on SiO2/Si substrates, at 420°C, by co-sputtering of the InSb, Al and Sb targets and their structural properties were investigated by Grazing incidence X-ray diffraction (GIXRD) and Rutherford backscattering spectrometry (RBS). Films with four relative Al concentrations (0%, 9%, 15% and 18%) were irradiated with Au+ 6 ions of 14 MeV of energy and fluences in the interval 1x1013 - 2x1014 cm-2. For all In(0.5-x)AlxSb0.5 films, the GIDXRD diffractograms showed the formation of a polycrystalline compound with zincblende phase, so that the higher the Al concentration in this alloy, the lower the respective lattice parameter. When irradiated, it was found that it is easier to amorphise the ternary compound (In(0.5-x)AlxSb0.5) than its binary InSb and AlSb, and in the latter, no evidence of amorphization was observed in its diffraction pattern. Furthermore, by scanning electron microscopy (SEM), it was found that this ternary alloy becomes porous, after irradiation with sufficient fluence, for all concentrations of Al (except AlSb), so that the porosity of the In(0.5-x)AlxSb0.5 films decreases, for the same fluence (1x1014 cm-2), as the relative Al concentration increases. In relation to the electronic properties of the films, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) showed that there was no Al-Sb binding at the surface and that there was a greater relative amount of oxygen in the irradiated than non-irradiated samples.