Estudo de propriedades estruturais e ópticas de multicamadas epitaxiais emissoras de luz baseadas em InGaN/GaN - Pereira, Sérgio Manuel de Sousa (2011)
Esta tese apresenta os resultados de uma investigação experimental em filmes epitaxiais emissores de luz baseados em InxGa1-xN. O InxGa1-xN é uma liga semicondutora ternária do grupo III-N muito utilizada como camada activa numa gama de dispositivos optoelectrónicos em desenvolvimento, incluindo díodos emissores de luz (LEDs) e díodos laser (LDs), para operação na região do visível e ultravioleta do espectro electromagnético. Neste estudo, caracterizam-se as propriedade ópticas e estruturais de camadas simples e poços quânticos múltiplos (Multiple Quantum Wells, MQWs) de InxGa1-xN/GaN, com ênfase nas suas propriedades físicas fundamentais. O objectivo central do trabalho prende-se com a compreensão mais profunda dos processos físicos que estão por trás das suas propriedades ópticas, preenchendo o fosso existente entre aplicações tecnológicas e o conhecimento científico. Nomeadamente, a tese aborda os problemas da medição da fracção de InN (x) em multicamadas ultrafinas sujeitas a tensões, a influência da composição e das tensões microscópicas nas propriedades ópticas e estruturais. A questão relativa à segregação de fases em multicamadas de InxGa1-xN/GaN é também discutida à luz dos resultados obtidos. A metodologia seguida assenta na integração de resultados obtidos por técnicas complementares através de uma análise sistemática e multidisciplinar. Esta abordagem passa pela combinação de: 1) Crescimento de amostras por deposição epitaxial em fase de vapor organometálico (MOVPE) com características específicas de forma a tentar isolar parâmetros estruturais, tais como espessura e composição; 2) Caracterização nanoestrutural por microscopia de força atómica (AFM), microscópica electrónica de varrimento (SEM), difracção de raios-X e retro-dispersão de Rutherford (RBS); 3) Caracterização óptica a escalas complementares por: espectroscopia de absorção óptica (OA), fotoluminescência (PL), catodoluminescência (CL) e microscopia confocal (CM) com análise espectral. Com base nos resultados obtidos, a tese propõe modelos de interpretação para as propriedades estruturais e ópticas, dando ênfase às suas correlações. Em particular, estabelece-se a necessidade de considerar fenómenos relacionados com tensões microscópicas na interpretação dos resultados experimentais. Com este trabalho fica clara a necessidade de um conhecimento detalhado das características nanoestruturais para interpretar as propriedades ópticas das ligas de InxGa1-xN.