Medidas optoelectrónicas de semiconductores hiperdopados con centros profundos

Abstract

El silicio hiperdopado con centros profundos es un material que está generando gran interés debido a su potencial para incrementar drásticamente la detectividad en la región media del infrarrojo recolectando los fotones de la región infrarroja que tradicionalmente están desaprovechados en el silicio. Los detectores fotoconductivos de infrarrojos consisten en un semiconductor cuya conductividad aumenta debido a la incidencia de luz infrarroja. En el presente trabajo se estudiarán muestras de silicio implantadas en altas concentraciones con iones de titanio y recristalizadas con un recocido térmico mediante pulsos de luz láser. Se medirán y analizarán las propiedades estructurales, ópticas y eléctricas de las muestras en función de la dosis implantada. Mediante las medidas estructurales, se ha demostrado la eficiencia del recocido térmico mediante pulsos láser para recuperar la estructura cristalina de las muestras. A partir de las medidas ópticas, se ha detectado absorción para energías por debajo del gap del silicio. Finalmente, mediante las medidas eléctricas, se han estudiado los efectos de propiedades como resistividad, movilidad de portadores y concentración de portadores en función de la dosis implantada.

Hyperdoped silicon with deep centres is a material that is generating great interest because of its potential to dramatically increase the detectivity in the mid-infrared region by harvesting the photons in the infrared region that are traditionally wasted in silicon. Photoconductive infrared detectors consist of a semiconductor whose conductivity increases due to the incidence of infrared light. In this work, silicon samples implanted at high concentrations with titanium ions and recrystallised by thermal annealing with laser light pulses will be studied. The structural, optical and electrical properties of the samples will be measured and analysed as a function of the implanted dose. From structural measurements, the efficiency of thermal annealing by laser pulses to recover the crystalline structure of the samples has been demonstrated. From the optical measurements, absorption has been detected for energies below the silicon gap. Finally, by means of electrical measurements, the effects of properties such as resistivity, carrier mobility and carrier concentration as a function of the implanted dose have been studied.