Investigação de contatos elétricos e propriedades de filmes finos de SnO2 dopados com os íons terras raras Eu3+ e Ce3+

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais - FC

O objetivo principal deste trabalho é elucidar quais são os mecanismos de transporte de portadores de carga presentes na interface entre SnO2 e o contato metálico, pois tal conhecimento é fundamental para a aplicação na eletrônica. Além disso, é objetivo aqui também, estudar características de transporte em SnO2 dopado com alguns íons terras-raras. As amostras de SnO2 dopadas em Eu3+ e Ce3+ utilizadas nesta pesquisa foram sintetizadas a partir do método sol-gel e os filmes finos depositados pela técnica dip-coating. Os contatos estudados foram feitos a partir dos metais In, Sn e Al, depositados via evaporação resistiva. Medidas de resistência em função da temperatura nas amostras dopadas com Eu indicaram uma variação significativa da resistividade, de até 10 vezes, quando alterado o metal do contato. Isto se deve a diferença entre a função de trabalho de cada metal, que consequentemente acarreta em variação da barreira de potencial na junção metal-semicondutor. Pela característica das curvas de corrente medida em função da tensão aplicada, observou-se que os dois mecanismos de condução elétrica dominantes na interface são a emisssão termiônica, quando em baixas temperaturas e tensões de menor intensidade, e o tunelamento através da barreira, quando em temperaturas mais altas e tensões de maior intensidade. Com base nesses resultados e na aplicação do método proposto por Rhoderick estimou-se os valores da altura da barreira de potencial na junção metal-semicondutor, em 132 meV, 162 meV e 187 meV para os metais In, Al, Sn, respectivamente. Além disso, o tratamento térmico realizado nas amostras promoveu, de modo geral, a diminuição da resistividade do dispositivo devido, provavelmente, ao estreitamento da barreira de potencial e consequente aumento da...

The main goal of this work is the verification of electrical transport mechanisms of charge carriers at the interface between SnO2 and the metallic contact, because this knowledge is fundamental for electronic applications. Besides, another goal here is to investigate transport characteristics of rare-earth doped SnO2 samples doped with Eu3+ and Ce3+ used in this research were made from the sol-gel method and the thin films were deposited via dip-coating technique. The analyzed contacts were deposited from metals In, Sn and Al, via resistive evaporation technique. Resistance as function of temperature measurements applied to Eu-doped samples indicates a significant resistivity, up to 10 times, when the contact metal is varied. This is due to the differences in the work function of each metal, leading to variation in the potential barrier at interface of the metal-semiconductor junction. The characteristics of the current-voltage curves yield two dominant electrical mechanisms at the interface: thermo-ionic emission, for low temperatures and higher applied bias, and quantum tunneling through the barrier, when the temperature is higher and so is the applied bias magnitude. Based on these results and the application of the method proposed by Rhoderick, the potential barrier height of metal-semiconductor junction values were evaluated, yielding 132 meV, 162 meV and 187 meV for the metals In, Al and Sn, respectively. Besides, generally speaking, thermal annealing promotes the resistivity decrease, probably due to the potential barrier narrowing, increasing the tunneling probability. The variation of Ce3+ concentration, from 0,1% also leads to variation in the device resistivity, but this is not related to the potential at the junction interface, instead it is related with other bulk factors, as the charge... (Complete abstract click electronic access below)