Obtenção de filmes finos de dicalcogenetos de metais de transição por magnetron sputtering

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Cabeda, Dheryck Schwendler
• Orientador(a): Radtke, Claudio
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Filmes finos de dicalcogenetos; Sulfuração; Metais de transição; Fotoluminescência; Implantacao ionica; Cmos; Microeletrônica
• Palavras-chave em Inglês: Doping; Low-energies; MoS₂; RAMAN; Sputtering; TMDs; Ultra-low energies; WS₂; XPS
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/300457

Este trabalho investiga o processo de crescimento de filmes de dicalcogenetos de metais de transição (do inglês: TMDs) a partir da sulfurização de filmes de óxidos (WO3) e de sulfetos (WS2 e MoS2) depositados via sputtering. A sulfurização de filmes de WO3 pode ser uma alternativa ao processo de deposição química por vapores (CVD) tradicional, no qual ambos, S e WO3, precisam ser transportados na fase gasosa. O momento da introdução do S no processo demonstrou desempenhar um papel decisivo, determinando a obtenção de uma camada completamente sulfurizada ou um óxido modificado. Resultados evidenciam que durante um certo período, enquanto as condições de sulfurização não são eficientes (zona de aquecimento de S abaixo de 170ºC), o aquecimento de WO3 induz mudanças morfológicas e estruturais (principalmente cristalização) as quais modificam a reatividade do óxido em relação ao S. Com relação à sulfurização dos filmes de sulfeto, as fontes DC pulsada e RF possibilitam maior incorporação de calcogênio e formação de WO2, o que leva a sulfurizações mais eficientes. Por outro lado, a fonte DC regular resulta em uma pobre estequiometria e um filme degradado após a sulfurização. Os resultados obtidos evidenciam o papel crítico das fontes de potência na otimização da síntese de filmes de TMDs. Com esse conhecimento, estratégias eficientes de sulfurização podem ser projetadas visando a obtenção de camadas de TMDs com as características desejadas. Como um projeto paralelo, também foi investigada a dopagem, por implantação iônica em baixas energias, de filmes de TMDs. Os resultados revelam a possibilidade de implantações de N e P em energias na ordem de centenas de eV, demonstrando com sucesso o desenvolvimento de um dispositivo desacelerador para implantação em baixa energia. Tal estudo mostra uma possível estratégia para ser usada na obtenção de filmes de TMDs dopados tanto tipo -n quanto tipo -p sobre o mesmo substrato, abrindo caminho para confecção de dispositivos CMOS com esses materiais.