Obtención de energías de activación de trampas utilizando TL en óxido de silicio rico en silicio fabricado por LPCVD

Abstract

Tesis de maestría en nanotecnología. Es un hecho innegable que el silicio es el semiconductor por excelencia en la industria microelectrónica, sin embargo, debido a la banda de prohibida indirecta del silicio en bloque y la ausencia de efectos electro-ópticos lineales, los cuales lo hacen un pobre emisor de luz, se ha considerado no apto para muchas aplicaciones optoelectrónicas. Como resultado de las necesidades de la tecnología actual, la búsqueda de materiales capaces de producir funciones optoelectrónicas se ha incrementado en los últimos años. El descubrimiento de emisión de luz en silicio poroso por Canham en 1990 [1] demostró una nueva forma efectiva de obtener emisión de luz en materiales basados en silicio. Actualmente existe un intensa búsqueda de materiales basados en la tecnología CMOS de silicio y que sean capaces de desarrollar funciones optoelectrónicas como la emisión de luz. Diversas formas de silicio amorfo y nanocristales de silicio embebidos en una matriz de SiO2 (óxido de silicio) han atraído la atención de investigadores e industrias dedicadas al desarrollo de dispositivos optoelectrónicos [2]. Uno de los materiales que presenta propiedades optoelectrónicas interesantes como: emisión de luz, fotoconductividad [2], y a la vez es compatible con las tecnología CMOS, es el SRO (Óxido de silicio rico en silicio o Silicon Rich Oxide). Debido a las propiedades mencionadas anteriormente, el SRO muestra potenciales aplicaciones en las áreas de diodos emisores de luz, sensores de radiación UV, incluso en el desarrollo de guías de onda coplanares [3]. El SRO es un material multifase y después de un tratamiento de densificación ocurre una separación de fases. Dependiendo del exceso de silicio la separación de fases ocurre en el SiO2, en Si, en compuestos de Si o defectos [4]. Esta separación de fases produce diferentes propiedades ópticas y eléctricas. Por ejemplo para exceso de silicio superior al 8%, se forman nanocristales de silicio y una alta conductividad es observada. Por otro lado, para exceso de silicio menor al 8%, se requiere un campo eléctrico alto para obtener corriente eléctrica [5]. Una gran variedad de técnicas para producir nanocristales de silicio, han sido reportadas, tales como: Implantación de iones de silicio en películas de SiO2 crecidas térmicamente, co-sputtering, deposición por láser pulsado, Low Pressure Chemical Vapour Deposition (LPCVD), Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition (PECVD), etc. El SRO fabricado por el método de LPCVD muestra propiedades interesantes como fotoluminiscencia, electroluminiscencia, atrapamiento de carga, transporte de portadores, las cuales dependen fuertemente del exceso de silicio [6] [7] [8]. La importancia de realizar un estudio de termoluminiscencia en SRO consiste en poder determinar las energías de activación de estados metaestables dentro de la banda prohibida del material, que a la vez se podrá relacionar con características estructurales del material que nos permitan determinar las características dosimétricas de las películas para la posterior valoración de la posibilidad de realizar un prototipo de dispositivo dosimétrico. Un dosímetro de radiación es un dispositivo que mide la exposición a radiación ionizante. Tiene dos principales usos: protección del humano y para medición de dosis en procesos industriales. Un dosímetro termoluminiscente determina la exposición a la radiación ionizante mediante la medición de la luz visible emitida por un cristal en el detector cuando es calentado. La intensidad de la luz emitida es dependiente de la exposición a la radiación. En este trabajo se han estudiado las propiedades termoluminiscentes del SRO para su potencial aplicación al desarrollo de dosímetros para radiación beta (β).