Structural and optical properties of compensated microcrystalline silicon films

Boron-doped microcrystalline silicon films were deposited in a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) system using silane (SiH4) diluted in hydrogen, and diborane (B2H6) as a dopant gas. The effects of the Boron concentration on the optical and structural properties were investigated by the constant-photocurrent method (CPM) and atomic force microscopy (AFM) measurements. The variations in the optical constants (refractive index, absorption coefficient and optical gap) as a function of wavelength were carried out from the optical transmission and CPM spectra. By increasing the doping level, a systematic increase in the absorption coefficient spectra in the low-energy region between 0.7 - 1.2 eV was observed. It was found that the increase of Boron concentration in the samples results in changes of the grain size. Correlations between optical properties and the density of states (DOS) were also studied.Fil: Dussan, A.. Universidad Nacional de Colombia; ColombiaFil: Koropecki, Roberto Roman. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; ArgentinaFil: Arce, Roberto Delio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; ArgentinaFil: Schmidt, Javier Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; Argentin

Reversible Ion Induced Modification of Consequent Secondary Electron Emission in Porous Silicon

We report measurements of secondary electron emission (SEE) induced by electron and ion bombardment on porous silicon (PS). We found that electron induced emission is strongly reduced by ion bombardment, and that this reduction is reversible. The reduction effect is large even for ion fluxes much lower compared to that of the electron beam.We attribute this effect to changes in the charge distribution of the surface dipole originated in the difference between ion and electron charge deposition depths. The nanostructure of PS plays an important role in this effect as well as in the reversibility of the process. We think that this effect could be useful in the dynamic centering and monitoring of ion and electron beams in electron spectroscopy.Fil: Ruano Sandoval, Gustavo Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; ArgentinaFil: Ferron, Julio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; ArgentinaFil: Koropecki, Roberto Roman. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; Argentin

Crystallization process in hydrogenated amorphous silicon thin films: an uv reflectance study

En este trabajo se presentan resultados del estudio del grado y características de la cristalización en muestras de película delgada de silicio amorfo hidrogenado, depositada por PECVD, las cuales fueron sometidas a varios procesos térmicos. Se utilizó espectrometría en la región ultravioleta y visible, rayos X y Raman. La altura de los picos característicos del silicio cristalino, que aparecen en el espectro de reflectancia a 276 y 356nm es un buen indicador del grado de cristalinidad, permitiendo caracterizar las etapas de nucleación y crecimiento del grano cristalino.In this paper results of the study of crystallization characteristics in annealed samples are presented. The samples were deposited by PECVD and then were are exposed to several thermal processes. Spectrometry in the UV and visible region, X-ray diffraction and Raman were used. The height of the peaks appearing at 276 and 356nm, which are characteristic of crystalline silicon, is a good indicator of crystallinity, and allow the characterisation of nucleation and growth of crystalline grains.Fil: Rinaldi, Pablo Andres. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; ArgentinaFil: Koropecki, Roberto Roman. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; ArgentinaFil: Buitrago, Roman Horacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; Argentin

Density of States in Thin Boron-Doped Microcrystalline Silicon Films Estimated from the Thermally Stimulated Conductivity Method

In this work, a series of boron-doped microcrystalline silicon samples [μc-Si:H(B)] were deposited by plasma-enhanced chemical vapor deposition, using silane (SiH4) diluted in hydrogen, and diborane (B2H6) as a dopant gas. The concentration of B2H6 in SiH4 was varied in the range of 0-100 ppm. The density of states was obtained from the thermally stimulated conductivity technique and compared with results obtained by the modulated photoconductivity methods. To explain the poor agreement between the density of states obtained from the thermally stimulated conductivity and the other methods, it is shown by means of numerical simulations that the density of states is very sensitive to experimental errors introduced in the calculation of the μn τn product (mobility of electron × lifetime of the electron). The thermally stimulated conductivity method is applied here for the first time to calculate the density of defect states in the forbidden band of μc-Si:H samples.Fil: Dussan, A.. Universidad Nacional de Colombia. Departamento de Física; ColombiaFil: Schmidt, Javier Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química (i); Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Santa Fe. Instituto de Física del Litoral; ArgentinaFil: Koropecki, Roberto Roman. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química (i); Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Santa Fe. Instituto de Física del Litoral; Argentin

Effect of contacts on electrical properties of nanostructured porous silicon

En este trabajo se presentan resultados preliminares sobre el estudio del efecto de los contactos metálicos de aluminio sobre las propiedades de transporte eléctrico del silicio poroso nanoestructurado sobre sustratos de vidrio. Se realizaron medidas de TSDC entre 270 y 365 K y de dependencia temporal de la corriente con voltajes de polarización entre 0.1 y 1.5 V. Se analiza el incremento de la corriente cuando se aplica el voltaje y la relajación en condiciones de corto circuito en función del tiempo. A partir de las curvas de corriente vs. tiempo (It) medidas, se obtienen curvas corriente vs. voltaje (IV). Las curvas I-V sugieren un comportamiento tipo Schottky y permiten desestimar un mecanismo Poole-Frenkel. Para V t1(V) la corriente disminuye siguiendo una ley de potencia de la que finalmente se aparta para saturar. Para V > 0.4V el efecto de disminución de la corriente desaparece. Al llevar el voltaje a cero, la corriente muestra un decaimiento abrupto, con cambio de signo para después subir al valor base. Los experimentos de TSDC mostraron una inversion de la corriente.We present preliminary results on the effect of contacts on electrical properties of nanostructured porous silicon supported on glass. TSDC measurements were performed in the 270 - 365 K temperature range. The time dependence of the current for applied bias within the 0.1-1.5V range was also studied. The current increase after the voltage is applied and its relaxation in short circuit conditions are analized. The current-voltage curves (IV) suggest a Schottky behavior, the Poole-Frenkel mechanism being ruled out. When V t1(V) the current decreases following a power law before saturating. For V > 0.4 V the decrease of current is not further observed. When the applied voltage is removed (short-circuit condition), the current decreases abruptly, changes sign and then increases again towards its stationary value. TSDC experiments show a current sign inversion.Fil: Marín Ramírez, Oscar Alonso. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico Para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico Para la Industria Química; ArgentinaFil: Comedi, David Mario. Universidad Nacional de Tucumán. Facultad de Ciencias Exactas y Tecnologia; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Koropecki, Roberto Roman. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico Para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico Para la Industria Química; Argentin

Porous silicon/sno2:f junction. effect of doping on the electrical and structural properties

En este trabajo se presentan resultados de la caracterización eléctrica y estructural de junturas del tipo Schottky, obtenidas a través de la deposición de SnO2:F sobre silicio poroso, utilizando la vía Sol-Gel como mecanismo de deposición. Parámetros estructurales del SnO2, como el parámetro de red y el tamaño de cristal fueron relacionados con la concentración del dopante. También se analizaron los efectos de este dopante (F) sobre algunas propiedades eléctricas como: la resistencia en serie, factor de idealidad, corriente de saturación inversa y corriente foto generada.Fil: Garces Pineda, Felipe Andres. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico Para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico Para la Industria Química; ArgentinaFil: Acquaroli, Leandro Nicolás. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico Para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico Para la Industria Química; ArgentinaFil: Dussan, A.. Universidad Nacional de Colombia; ColombiaFil: Koropecki, Roberto Roman. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico Para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico Para la Industria Química; ArgentinaFil: Arce, Roberto Delio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico Para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico Para la Industria Química; Argentin

Optofluidic study of the pore widening in nanoporous alumina membranes

En este trabajo se utiliza una técnica optofluídica para estudiar el ensanchamiento químico de los poros de membranas de alúmina nanoporosa. La técnica optofluídica consiste en medir la evolución de la reflectancia de luz láser producida por la membrana durante la imbibición capilar de la misma con un líquido de propiedades conocidas. El cambio en la proporción aire-líquido a medida que la membrana se llena modifica el índice de refracción efectivo de la membrana produciendo sucesivamente interferencias constructivas y destructivas. La señal obtenida puede relacionarse con el volumen de líquido que penetró en la membrana utilizando una teoría de medio efectivo. Realizando las medidas de llenado capilar en ambas direcciones de la membrana es posible caracterizar la morfología del poro. Los resultados obtenidos indican que los poros de las membranas utilizadas son inicialmente cónicos y que el ensanchamiento por ataque químico con soluciones diluidas de H3PO4 es uniforme a lo largo de los mismos y proporcional al tiempo de ataque. Los resultados obtenidos son consistentes con los que produce la caracterización de las membranas por técnicas estándar de elipsometría y demuestran que esta nueva técnica optofluídica constituye una forma simple y rápida de caracterizar membranas nanoporosas. La porosidad de las membranas obtenida con esta técnica difiere de la encontrada a partir del análisis de imágenes de las muestras. Se sugiere que parte del líquido que ingresa en la membrana ocupa una sub-porosidad formada por defectos en la matriz de alúmina.In this paper we use an optofluidic technic for study the chemical pore widening process of nanoporous alumina membranes. This technic consists in measure the time evolution of the membrane reflectance during capillary imbibition of a liquid with known properties. The change in the proportion air-liquid inside the membrane, modify the effective refractive index producing successively constructive and destructive interferences. Using an effective medium theory, the obtained signal can be related with the liquid volume inside the membrane. Additionally, this information can be processed to characterize the morphology of the pores. The obtained results indicate that, initially, the pores are conical and the chemical etching with diluted H3PO4 solutions is produced in an axially uniform way at constant rate. These results are consistent with those obtained with standard ellipsometry technics and show that this novel optofluidic technic is simple, fast and suitable for characterization of nanoporous membranes. However, the porosity value obtained differs with those obtained from SEM images analysis. This result suggests that a portion of the liquid used enters to a sub-nano porosity formed by defects in the alumina matrix.Fil: Elizalde, Emanuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Física del Litoral. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Física del Litoral; ArgentinaFil: Rahman, M.M.. Universitat Rovira I Virgili; EspañaFil: Urteaga, Raul. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Física del Litoral. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Física del Litoral; ArgentinaFil: Berli, Claudio Luis Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Desarrollo Tecnológico para la Industria Química; ArgentinaFil: Koropecki, Roberto Roman. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Física del Litoral. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Física del Litoral; Argentin

Optical Losses in Hybrid Microcavity Based in Porous Semiconductors and its Application as Optic Chemical Sensor

In this study the experimental and theoretical optical analysis of a hybrid microcavity (HM) based in porous silicon (PS) and nanoporous anodic alumina (NAA) are presented. The microcavity was centered in the visible region at 760 nm. Distributed Bragg reflector (DBR) was obtained using galvanostatic anodizing method and while NAA by the two-step anodization technique. From SEM micrographs the HM different regions are observed. HM optical characterization in the visible region was done, considering two different light sources, point and non-point respectively. These results reveal a decrease in the quality factor (Q) from 350 to 190 when the source is exchanged; this behavior has been mainly attributed to the light scattering at NAA. Furthermore, it was possible to study Q change, through transmittance simulation using the transfer matrix and Landau-Lifshitz-Looyenga theoretical methods. When a point light source is used, there are no optical losses making possible to sense 1% of analyte resulting in a 0.29 nm redshift of the resonant peak. According with these results we propose to apply the HM as chemical optic sensor.Fil: Hernández, Claudia Antonio. Benemérita Universidad Autónoma de Puebla; MéxicoFil: Osorio, Edith. Benemérita Universidad Autónoma de Puebla; MéxicoFil: Urteaga, Raul. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Física del Litoral. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Física del Litoral; ArgentinaFil: Koropecki, Roberto Roman. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Física del Litoral. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Física del Litoral; ArgentinaFil: Alvarado, José Alberto. Benemérita Universidad Autónoma de Puebla; MéxicoFil: Juárez, Héctor. Benemérita Universidad Autónoma de Puebla; Méxic

Negative thermal expansion of nanoporous anodic aluminum oxide membranes

We have measured the thermal expansion of Ni nanowires (NWs) electrodeposited into self-organized nanoporous amorphous aluminum oxide (AAO) membranes without an Al substrate using X-ray diffraction between 110 K and 350 K. The results indicate an average thermal expansion of the Ni NWs - along the wire axis - of α ¯ NiNW = − 1.6 ± 1.5 × 10 − 6 K − 1. Assuming a bulk-like thermal expansion of the isolated Ni NWs, this result indicates that AAO also has a negative thermal expansion. We estimate the thermal expansion of nanoporous AAO to be α AAO = − 5 ± 1 × 10 − 6 K − 1. We show that data obtained previously on the thermal expansion of metallic NWs grown in the nanoporous AAO may be interpreted as originating from a negative thermal expansion of the matrix.Fil: Forzani, Luisina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Física del Litoral. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Física del Litoral; ArgentinaFil: Ramos, C. A.. Centro Atómico Bariloche (cab); ArgentinaFil: Vassallo Brigneti, Ettore Ciro. Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Occid; MéxicoFil: Gennaro, Ana Maria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Física del Litoral. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Física del Litoral; ArgentinaFil: Koropecki, Roberto Roman. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Instituto de Física del Litoral. Universidad Nacional del Litoral. Instituto de Física del Litoral; Argentin

Kinetics of photo-oxidation of nanostructured porous silicon

Durante la recombinación bimolecular de portadores fotogenerados en silicio poroso nanoestructurado, la energía puede relajar en forma no radiativa a través de fluctuaciones de alta energía y corta vida (SLEFs) que provocan movimiento de átomos de hidrógeno presentes en la superficie de los poros, pudiendo incluso exodifundir. Durante estas fluctuaciones se producen además enlaces colgantes que generan estados de defecto, atenuando la luminiscencia del material. La creación de enlaces olgantes, el decaimiento de la fotoluminiscencia y catodoluminiscencia, y la exodifusión de hidrógeno responden a la misma cinética determinada por la existencia de SLEFs. Se muestra que la cinética de foto-oxidación del silicio poroso preparado bajo condiciones de iluminación intensa puede explicarse con un modelo que contempla como factor limitante al cubrimiento superficial con hidrógeno, controlado por SLEFsDuring bimolecular recombination of photogenerated chariers, non radiative energy relaxation can occur in nanostructured porous silicon, through short lived-high energy fluctuations (SLEFs). During these fluctuations, hydrogen atoms present in the pore walls are moved, and hydrogen exodiffusion can also occur. Dangling bonds are also created producing defect states in the gap, which attenuates the porous silicon luminescence. The dangling bond creation, photoluminescence and cathodoluminescence dacay and hdrogen exodifussion show the same kinetics, which is determined by SLEFs existence. In this work we show that the kinetics of photo-oxidationof porous silicon prepared under high illumination conditions can be explained with a model which consider, as the limiting factor, the surface coverage with hydrogen, which is ruled by SLEFsFil: Jimenez, A.. Universidad Autónoma de Puebla. Centro de Investigación en Dispositivos Semiconductores; MéxicoFil: Ruano Sandoval, Gustavo Daniel. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Area Investigación y Aplicaciones no Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Balseiro). División Colisiones Atómicas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Acquaroli, Leandro Nicolás. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Santa Fe. Instituto de Física del Litoral; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: García Salgado, G.. Universidad Autónoma de Puebla. Centro de Investigación en Dispositivos Semiconductores; MéxicoFil: Ferron, Julio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Santa Fe. Instituto de Física del Litoral; Argentina. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Ingenieria Quimica. Departamento de Materiales; ArgentinaFil: Arce, Roberto Delio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Santa Fe. Instituto de Física del Litoral; Argentina. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Ingenieria Quimica. Departamento de Materiales; ArgentinaFil: Koropecki, Roberto Roman. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Santa Fe. Instituto de Física del Litoral; Argentina. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Ingenieria Quimica. Departamento de Materiales; Argentin