Optimizing Gallium Oxide Thin Films for Electro-Optical Applications

Óxido de gálio é um semicondutor de hiato largo que tem demonstrado grande potencial nos últimos anos devido às suas propriedades opto-eletrónicas distintivas. Em particular, o seu elevado campo elétrico de rutura, bem como a possibilidade de modificar o seu índice de refração e hiato energético tem tornado este material um candidato promissor para uma ampla gama de aplicações, como fotodetetores no UV profundo, guias de onda óticos com baixas perdas ou até mesmo células solares transparentes. Entre possíveis técnicas de deposição, a pulverização catódica por radiofrequência destaca-se pela sua capacidade de produzir filmes finos com alta qualidade e a baixo custo.

Neste trabalho, foi operacionalizada a câmara de deposição SentiFET, e desenhado e construído um forno para permitir a deposição a altas temperaturas. Posteriormente, um estudo exaustivo foi realizado sobre a influência de diferentes parâmetros, tais como a pressão e a potência de deposição, a temperatura e duração do recozimento pós-crescimento e o substrato utilizado, nas propriedades óticas e elétricas dos filmes finos de Ga2O3 depositados por pulverização catódica por radiofrequência.

Estas amostras foram caracterizadas através de técnicas complementares como profilometria, elipsometria, transmissão ótica, espectroscopia de retrodispersão de Rutherford, difração de raios-X, microscopia de força atómica e espetroscopia de Raman, de forma a determinar as suas propriedades óticas e estruturais, composição e rugosidade da superfície. De forma a otimizar ainda mais as propriedades óticas e elétricas dos filmes, foi também avaliado o efeito da dopagem através da implantação iónica com estanho (Sn).

Finalmente, foram fabricados fotodetetores interdigitados planares baseados nestes filmes, através de fotolitografia, que foram avaliados em termos da sua responsividade ótica.