Diagrama Renninger com radiação de freamento de elétrons e síncrotron no estudo de estruturas heteroepitaxiais

Orientador: Lisandro Pavie Cardoso Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Neste trabalho, estruturas heteroepitaxiais semicondutoras foram estudadas através de diagramas Renninger obtidos com radiação de freamento de elétrons e radiação síncroton. Na simulação dos diagramas Renninger, o programa MULTX, que usa o método iterativo para o cálculo de intensidades em difração múltipla de raios-X foi implementado de forma a permitir a sua utilização. O fator de polarização para a radiação síncroton e o caminho médio dos feixes difratados dentro do cristal foram implementados no programa. Montagens experimentais automatizadas de alta resolução foram desenvolvidas para a caracterização das amostras e obtenção de diagramas Renninger com radiação de freamento de elétrons. O estudo dos diagramas Renninger com esta radiação mostrou quebra de simetria nas intensidades para a direção [111] em cristais cúbicos, que foram simuladas pelo MULTX. Também mostrou que as intensidades do diagrama Renninger são sensíveis à composição de AI em amostras GaAIAs/GaAs, sendo o caso de 4-feixes (000 002 113 111) Bragg-Laue o mais sensível para amostras espessas (t > 3mm) e o caso de 3-feixes de superfície (000 002 111) para amostras finas (t < 3mm). Reflexões híbridas, observadas pela primeira vez em diagramas Renninger para amostras GaAs/Si, mostraram a viabilidade de sua utilização na caracterização de estruturas heteroepitaxiais, e foram aplicadas ao sistema InGaAsP/GaAs. Com relação ao estudo do diagrama Renninger com radiação síncroton, o diagrama experimental para o lnP 006 foi utilizado como padrão para os testes da polarização e do caminho médio dos feixes difratados. Diagramas Renninger obtidos para amostra lnGaAs/ AlGalnAs/InP foram simulados com o programa MULTX, e entre outros efeitos, a simulação evidenciou o desdobramento do caso de 6-feixes em X = 90°, devido à deformação tetragonal na rede da camada Abstract: In this work, Renninger scans obtained with Bremsstrahlung and synchrotron radiation were used to study semiconductor heteroepitaxial structures. The program MULTX was implemented to provide Renninger scan simulations and it is based on the iterative method to calculate X-ray multiple diffraction intensities. The polarization factor for the synchrotron radiation and also the diffracted beam path length were considered into the MULTX program. In order to characterize the sample to be analyzed and perform Bremsstrahlung Renninger scans automatized experimental setups with high resolution were developed. The study of these Renninger scans has shown symmetry loss in the multiple diffraction intensities for the [111] direction in cubic crystals, which were simulated by MULTX. It has also shown that the intensities are sensitive to the AI composition in GaAlAs samples, being the 4-beam Bragg-Laue case (000 002 113 111) the most sensitive for thick samples (t > 3mm) whereas the 3- beam surface case (000 002 111) is the best choice for thin samples (t < 3mm). Hybrid reflection which were observed by the first time in GaAs/Si Renninger scans have shown the feasibility of its use in the characterization of heteroepitaxial structures. As an application the InGaAsP/GaAs system was characterized. Regarding the study of synchrotron radiation Renninger scan the experimental InP 006 scan was taken as a standard to check the polarization factor and the diffracted beam pad1Iength. InGaAs/AlGaInAs/InP samples were analyzed and experimental Renninger scans were simulated with the MULTX program. The split of the 6-beam at X = 90° due to the layer tetragonal distortion, among other effects, was simulated. Doutorado Física Doutor em Ciências