Defect and strain profiles caused by ion implantation in GaN

Resumo

O Nitreto de Gálio (GaN) é um semicondutor de hiato largo, com alta mobilidade eletrónica e alto campo de disrupção. Estas características permitem a operação em regimes de alta tensão, temperatura e frequência, tornando o GaN muito desejado na área da eletrónica de potência. A manipulação de algumas das suas características pode ser obtida através de implantação iónica. Apesar das suas vantagens, esta técnica implica a criação de defeitos e tensão no material, prejudicando o seu funcionamento e eficiência.

Implantação iónica com európio (Eu) e silício (Si) foi feita em amostras de GaN, com o objetivo de estudar os efeitos da mesma. A evolução de danos e de tensão com a fluência foram estudados usando Retrodispersão de Rutherford em modo de Canalização, e Difração de Raios-X, respetivamente. Métodos analíticos e computacionais foram usados para extrair os perfis de defeitos e tensão com a profundidade. Medidas de stress in-situ foram feitas nas amostras implantadas com Si de modo a estudar a evolução do stress.

Os perfis de defeitos obtidos são concordantes entre diferentes técnicas, e consistentes com os perfis de tensão, para ambas implantações. A evolução dos perfis com a fluência de implantação sugere transformações de defeitos, nomeadamente de defeitos pontuais para estruturas de defeitos mais complexas. Estes processos estão associados à relaxação do stress e da tensão, observados tanto nos perfis de tensão como nos resultados do stress. Modelos quantitativos e qualitativos para a evolução de danos e stress no material são propostos, com base nos resultados obtidos experimentalmente.