Tesis
Estudio de electroluminiscencia en SRO
Autor
ALFREDO ABELARDO GONZALEZ FERNANDEZ
Institución
Resumen
Silicon (Si) is the most used material in the fabrication of integrated circuits (IC). However, its indirect energy band structure makes it very inefficient as light emitter. Since the observation of luminescence in porous silicon by Canham in 1990, much effort has been devoted to take advantage of quantum confinement and other effects in Si to fabricate optoelectronic devices based on this material. Silicon rich oxide or SRO (SiOX, X<2) is a material that is compatible with metal-oxide-semiconductor (MOS) fabrication processes, it is easy to fabricate and photo and electroluminescence effects has been reported on it; this material also presents better mechanical properties than porous silicon. In this thesis, the fabrication if MOS-like devices is described. These devices are based on SRO films deposited on silicon substrates by low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) with different silicon excesses and thicknesses. The device gates where fabricated with two different transparent conductors. Ellipsometry, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and photoluminescence (PL) studies were performed on the SRO active layers to verify some of its structural and composition characteristics. The MOS-like devices fabricated presented different types of electroluminescence (EL) under direct current stimulation, both in the form of bright spots and in full gate area luminescence. Electrical characteristics of the devices, EL spectra, EL-current and EL-voltage relations are studied. El silicio (Si) es el material que domina en la actualidad la fabricación de los circuitos integrados. Sin embargo su estructura de bandas energéticas indirectas lo hace muy ineficiente como emisor de luz. Desde la observación de luminiscencia en silicio poroso en 1990, se ha dedicado mucho esfuerzo al aprovechamiento de efectos de confinamiento cuántico en el Si para fabricar dispositivos optoelectrónicos basados en este material. El óxido de silicio rico en silicio o SRO por sus siglas en inglés (SiOX, X<2) es un material, fácil de fabricar y compatible con la tecnología metal-óxido-semiconductor (MOS) estándar en el que se han reportado efectos que producen tanto foto como electro luminiscencia y que presenta mejores propiedades mecánicas que el silicio poroso. En la presente tesis, se describe la fabricación de dispositivos tipo MOS consistentes en películas de SRO depositadas sobre substrato de silicio y fabricadas mediante depósito químico en fase vapor a baja presión (LPCVD) con diferentes excesos de silicio y distintos espesores. Las compuertas de los dispositivos se fabricaron de conductor transparente. A las capas activas se les realizaron estudios de elipsometría, espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) y fotoluminiscencia (FL) para verificar algunas de sus características estructurales y su composición. Los dispositivos tipo MOS presentaron distintos tipos de electroluminiscencia (EL) bajo estímulo con corriente continua, tanto en la forma de puntos luminiscentes como en luminiscencia de toda el área de la compuerta. Se estudiaron características eléctricas de los dispositivos así como los espectros de las distintas formas de EL y las relaciones de corriente y voltaje con luminiscencia.
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