Estruturas de barreira dupla de PbTe/PbEuTe ... - mtc-m17:80 - Inpe

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efetiva incorporação dos átomos de Bi como doadores ativos no PbTe. Para um melhorentendimento dos efeitos da dopagem, medições de resistividade e efeito Hall foram realizadasnestes filmes em temperaturas variando de 10 a 320 K. Não foi observada ativação termal nascurvas de n x T para nenhuma amostra, indicando que o Bi acrescentou níveis ressonantes coma banda de condução. As curvas de mobilidade mostraram que as camadas de PbTe tendem aocomportamento metálico com o aumento da concentração de elétrons e que a redução damobilidade em baixas temperaturas é somente devido ao aumento de concentração de elétrons.Valores em torno de 10 19 cm -3 são sugeridos como os mais adequados para as camadas decontato PbTe-n + em dispositivos. A análise dos espectros de difração de raios X mostrou nãohaver influências do Bi sobre a densidade de discordâncias do PbTe até o nível máximo dedopagem alcançado.No crescimento das amostras de referência de Pb 1-x Eu x Te para as barreiras, obteve-se umaconcentração x = 0,050, determinada pelos espectros FTIR, partindo de uma relação entre osfluxos de Eu e PbTe que previa uma concentração nominal de x = 0,044. Determinou-se arazão de 2,2 entre o BEP Te e o BEP Eu como a mais adequada no crescimento desta camadapara a temperatura de substrato de 300°C. Supondo-se 50% de descasamento entre as bandasde valência e condução, uma altura de barreira de 150 meV na interface PbTe/PbEuTe foideterminada pelos espectros FTIR.Depois de determinado os parâmetros MBE ótimos para as camadas individuais, iniciou-se ocrescimento de amostras de barreira dupla. O início do crescimento da camada buffer de PbTen+ de ~ 3 µm sobre o substrato de BaF 2 foi sempre monitorado observando-se os padrões deRHEED. A transição do crescimento com predominância de ilhas de nucleaçãotridimensionais para o modo camada a camada realizou-se entre 3 a 4 min, ou seja, ao atingirespessuras entre 360 e 480 Å. Baseado nas taxas de crescimento nominais, os tempos deabertura dos obturadores das respectivas células de efusão, foram estimados e colocados noprograma de controle MBE, para se obter as espessuras desejadas. Um conjunto de amostras118
de BD de PbTe/PbEuTe foi crescido com a estrutura programada para espaçadores de 120 Å,poço de 50 Å, barreiras entre 25 e 1000 Å e camadas de cobertura de 360 Å.A caracterização estrutural das amostras crescidas foi realizada pela análise dos espectros dedifração de raios X de alta resolução, medidos em torno do pico de Bragg (222). Para se obteros parâmetros estruturais, os espectros foram calculados usando as equações de Takagi-Taupine comparados com as medidas na varredura ω/2Θ. Através do melhor ajuste, a espessuraindividual das camadas constituintes das estruturas de BD foi determinada com precisão.Obteve-se uma boa correlação entre as espessuras nominais e as determinadas por raios X,exceto para espessuras menores que 10 nm, onde uma discrepância de até 40% foi observada.O parâmetro de rede da camada Pb 1-x Eu x Te obtido no processo de simulação correspondeu aconcentração de európio x ~ 0,05, em concordância com o valor nominal e o obtido por FTIR.Além disto, a análise por raios X revelou que a camada buffer de PbTe com 3 µm de espessuraencontra-se completamente relaxada, que interfaces bem abruptas foram obtidas nocrescimento MBE, e que para as barreiras de até 1000 Å, as camadas de Pb 0,95 Eu 0,05 Te ficamcompletamente tencionadas às camadas de PbTe dentro das estruturas de BD.O sistema para a medição da característica IxV foi montado, com base no método de quatropontos. O sistema se mostrou adequado à medição de resistores de precisão e, inclusive, daresistência negativa em um diodo túnel comercial. A caracterização elétrica dos dispositivosde BD em estrutura mesa mostraram o comportamento ôhmico nas curvas IxV, confirmando aeficiência da dopagem de Bi das camadas de contato. Eventuais efeitos de retificação nascurvas IxV foram associados ao processo de soldagem dos fios de Au com In. Efeitos detunelamento ressonante não foram observados em nenhuma das medidas obtidas. A primeira esegunda derivadas das curvas IxV mostraram feições que variavam aleatoriamente entre sidescartando a possibilidade de ocorrência de efeitos de tunelamento mesmo que sutis. Acorrente de fuga superficial pelas bordas da mesa foi considerada a principal hipótese para anão detecção de efeitos de tunelamento ressonante em duplas barreiras de PbTe/PbEuTe. Estefato foi comprovado pela diferença entre os valores de resistência por área para dispositivos de119
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