EQUIPAMENTOS

O laboratório dispõe de um analisador de espectros por FFT da marca Stanford Researchs modelo SR780. Ele utiliza a transformada de Fourier para gerar um espectro da intensidade de cada frequência contida num sinal elétrico. Possibilita medições de FFT, correlação, histograma temporal, correlação cruzada entre outras. Possui uma largura de banda de até 102,4 kHz e possibilita a análise do espectro de um sinal elétrico em tempo real de dois canais.

O laboratório está equipado com dois tipos de criostato: um menor, que pode ser resfriado à temperatura do nitrogênio líquido (N2) de 77 K, e outro de hélio líquido (He), podendo alcançar temperaturas entre 10 e 300 K. Ambos os criostatos estão equipados com conectores de alta qualidade para medidas de sinais elétricos, e com janelas de quartzo, seleneto de zinco ou germânio para medidas óticas.

Medidas de curvas I-V é o primeiro passo na caracterização elétrica de dispositivos. Ela fornece a pequena corrente que flui em um dispositivo em função da voltagem aplicada. Em nosso laboratório, usamos um analisador de parâmetros semicondutores HP 4145B. Esse equipamento é responsável por aplicar a voltagem de funcionamento (voltagem bias) nas faixas de tensão de ±20 Vdc e ±2 Vdc, e realiza a medida da corrente na resolução de até 1 picoampere (1x10-12 A).

Tubo de cobre, detector Vantec.

Equipamento de difração de raios-X da empresa Bede Scientific, modelo QC2a Diffractometer ano 1989. Possui uma fonte de raios-X de comprimento de onda 1,54054 ? (Cu K?1) e um monocromador de GaAs 004. Este equipamento é calibrado para realizar medidas de Rocking Curve ou Theta e está otimizado para aplicações em alta resolução para filmes finos. Possui resolução angular de 1 arco-segundo e alcance de até 10000 arco-segundos.

Tubos de cobre e prata, porta-amostra motorizado, forno de -180° até 1600°C, detector LynxEye 500, porta-amostra capilar, acessórios necessários para o alinhamento e exposição do raios X.

Tubo de cobre, espelho Göbel, detector LynxEye, monocromador de 4 espelhos, porta-amostra Euleriano vertical com cinco movimentos motorizados e acessórios, Bruker.

Modelo: HL5500 (Bio-Rad Microscience division). Imã de 0.32 Teslas. Resistividade máxima medida da ordem dos M/cm² e voltagem Hall mínima medida da ordem dos µV.

A técnica de FTIR (Fourier transform infrared spectroscopy) é utilizada quando se deseja obter o espectro de infravermelho de uma amostra relativo à absorção, emissão ou fotocorrente da mesma. O Labdis possui um equipamento de FTIR Nexus 870 com faixa espectral entre 400 e 12000 cm-1 e resolução de 0.125cm-1.

As medidas de espectroscopia de fotoluminescência e de foto corrente podem ser realizadas para temperaturas entre 15 e 373K, com faixa espectral entre 500nm até 2500nm e resolução de até 0.5 nm. Para a fotoluminescência a fonte luminosa é um laser de Ar+ com comprimento de onda 514nm. A foto corrente pode ser realizada com uma fonte de luz branca ou com o equipamento de FTIR ambos com precisão de até 1 pA. A medida de Absorção é realizada em conjunto com o equipamento de FTIR, dessa maneira a faixa espectral é de 400 a 12000 cm-1 com resolução de 0.125cm-1.

Forno usado para realizar recozimento térmico das amostras para a formação da liga metal-semicondutor necessária para a confecção de contatos ôhmicos. Capaz de alcançar temperaturas de até 800ºC. O recozimento acontece em um ambiente de N2 ou Ar:H2 (forming gas).

Desenvolvida para fotolitografia tradicional de alta resolução, utiliza uma lâmpada de UV com intensidade de 10 mW/cm², possibilitando uma resolução micrométrica em condições ideais de funcionamento. Suporta wafers de até quatro polegadas e, ainda, fragmentos de wafers de qualquer tamanho. Ela aceita máscaras binárias de até cinco polegadas assim como transparências e acetatos.

Placa de aquecimento com controle preciso de temperatura. Serve para realizar a cura da fotorresina depositada na superfície da amostra. Essa cura é necessária para preparar a fotorresina para o processo de fotogravação e ataque químico.

Dispomos de dois microscópios eletrônicos de varredura da empresa JEOL. O microscópio eletrônico de varredura de vácuo variável JEOL JSM-6510/LV opera tanto a alto quanto a baixo vácuo e utiliza um filamento de tungstênio possibilitando uma magnificação máxima de 300.000x e resolução nominal de 3nm. O outro microscópio é o FEG (fieldemissongun) de alta resolução JEOL JSM-6701F que permite uma magnificação máxima é de 650.000x e a resolução nominal de 1nm. Ambos possuem detectores de elétrons secundários (SE) capazes de fornecer informações sobre a topografia e, de elétrons retroespalhados (BSE) que dão uma noção composicional de acordo com o número atômico dos elementos. Ambos os microscópios trabalham acoplados a um espectrômetro de raios X por dispersão em energia da empresa ThermoScientific com o software da Noran que possibilita a análise química de pontos, áreas ou até mapas completos da região de interesse. O microscópio JEOL JSM-6701F ainda possui um detector STEM que possibilita a varredura no modo transmissão. Esse recurso adicional possibilita a caracterização morfológica e nanoanálise de amostras manométricas.

Funciona nas modalidades ballbonder e wedgebonder. Usada para fazer as conexões elétricas entre porta-amostras e chip-carriers com os contatos metálicos das amostras utilizando fios de Au com 25 micrometros de diâmetro.

O perfilômetro ECV (Eletrochemical Capacitance-Voltage) é uma técnica de Capacitância-Voltagem com ataque eletroquímico. Modelo ECV Polaron PN4300 (Bio-rad Microscience division). O limite da resolução na profundidade (intervalo entre pontos medidos) depende da dopagem: para uma dopagem de 1020cm-3 ela é de 1.3 nm, para 1019cm-3 de 4 nm, para 1018cm-3 de 13 nm, para 1017cm-3 de 40 nm, para 1016cm-3 de 130 nm, para 1015cm-3 de 400 nm (sem contar a inomogeneidade do ataque químico). O intervalo de concentração de portadores que pode ser medido está entre 1X1013 a 1X1020cm-3.

Equipamento responsável pela a obtenção do perfil de relevo de uma superfície. Usado para medir microrrugosidades, profundidade de corrosão e espessura de filmes depositados. Ponta com 12,5 micrometros de raio, 5 angstrons de resolução vertical, 400 angstrons de resolução horizontal e curso máximo de medida de até 162 mm.

O pré-amplificador de corrente da Stanford Research SR570 emprega um ganho para amplificar a corrente do sinal de saída de um dispositivo e converte essa corrente em uma voltagem proporcional que pode ser medida. Os ganhos disponíveis vão de 1 mA/V até 1 pA/V. O aparelho também funciona como uma fonte de voltagem de baixo ruído, capaz de aplicar tensões entre -5 Vdc e 5 Vdc.

A estação com pontas de prova usa manipuladores, que permitem o posicionamento exato de agulhas muito finas (controladas por microposicionadores) sobre a superfície de um dispositivo semicondutor. O contato das pontas de provas com o dispositivo torna acessível medidas elétricas da amostra semicondutora à temperatura ambiente, sem a necessidade da realização de conexões elétricas por microssolda.

O laboratório dispõe de uma sala limpa onde todo o processamento das amostras é realizado. Trata-se de um ambiente com temperatura e umidade do ar controladas – aproximadamente 22ºC e umidade do ar entre 40 e 60% - e lâmpadas amarelas que permitem a utilização de reagentes sensíveis à radiação ultravioleta. A sala também dispõe de uma capela, assim como infraestrutura para os ataques químicos necessários à formação de padrões nas amostras. Uma série de solventes orgânicos, ácidos, reagentes, promotores de adesão, fotorresistores e reveladores, necessários para o processamento de dispositivos semicondutores, estão disponíveis.

Metalizadora do tipo e-beam responsável pela deposição controlada de metais na forma de filmes finos com dezenas de angstroms de espessura. Contamos com os seguintes metais: Ni, Ge, Au, Ti, Zn, Cr e Pt.

Equipamento da empresa Aixtron, modelo AIX200 ano 1989, de crescimento epitaxial de semicondutores do tipo III-V contendo fontes de Al, In e Ga (grupo III), fontes de As e P (grupo V), fonte de Si (dopante n), e fontes de Zn ou C (dopantes p). Possui capacidade para crescer monocamadas atômicas de semicondutor III-V sobre um substrato com duas polegadas de diâmetro de GaAs ou InP.

Equipamento da empresa Aixtron, modelo AIX200 ano 2010, crescimento epitaxial de semicondutores do tipo III-V fontes de Al, In e Ga (grupo III), fontes de As e P (grupo V), fonte de Si (dopante n), e fontes de Zn e C (dopantes p). Possui capacidade para crescer monocamadas atômicas de semicondutor III-V sobre um substrato com duas polegadas de diâmetro de GaAs ou InP. Apresenta também maior homogeneidade devido a rotação do substrato durante o crescimento e maior controle do processo devido a uma medida ótica in-situ denominada RAS (Reflectance Anisotropy Apectroscopy) através do equipamento EpiRas da empresa Laytec.

O spinncoater é usado para a deposição de filmes de fotorresinas sobre superfícies de substratos semicondutores. A amostra é fixada em uma base capaz de aplicar rotações de até 10000 rpm. Essa alta rotação espalha os reagentes sobre a superfície da amostra, produzindo um filme de poucos microns de espessura que recobre toda a superfície.