Eletrodeposição de níquel em silício tipo-n monocristalino

Abstract

O principal objetivo deste trabalho é obter filmes finos de níquel sobre substratos de silício tipo-n (100) monocristalino através da técnica de eletrodeposição potenciostática e caracterizá-los através de diferentes técnicas de análises físicas.A configuração experimental adotada para a eletrodeposição desses filmes consiste de uma célula eletroquímica com três eletrodos, uma solução eletrolítica, utilizada como fonte de íons metálicos, e um potenciostato. Para a obtenção de uma solução favorável a produção de um bom depósito, ou seja, filmes com granulometria regular, baixa rugosidade, boa aderência ao substrato e aspecto metálico foram testadas diferentes soluções contendo sulfato de níquel (NiSO4), o eletrólito de suporte sulfato de sódio (Na2SO4) e o aditivo ácido bórico (H3BO3). As soluções foram estudadas através de técnicas fisico-químicas como Voltametria Cíclica (CV) e transientes de corrente (ixt).Os filmes finos preparados a partir de soluções contendo alta concentração de sulfato de níquel (1.0M NiSO4) e a adição de sulfato de sódio (1.0M Na2SO4) e ácido bórico (0.5M H3BO3) apresentaram os melhores resultados do ponto de vista de morfologia superficial e, portanto, foram submetidos a etapas adicionais de caracterização através de várias técnicas físicas. As técnicas utilizadas para a análise e caracterização desses filmes foram a Microscopia Eletrônica de Varredura (SEM - Scanning Electron Microscopy), Microscopia de Força Atômica (AFM - Atomic Force Microscopy), Difração de raios-X (XRD - X-Ray Diffraction), Espectroscopia de Retroespalhamento Rutherford (RBS - Rutherford Backscathering), curvas elétricas IxV (curvas de diodo) e CxV (capacitância versus potencial) e Magnetometria de Efeito Kerr transversal. Observou-se que a eletrodeposição de filmes de níquel sobre silício proporcionou a formação de um contato metal/semicondutor com características retificadoras devido a formação de barreira de potencial (Barreira Schottky) na junção. Este contato foi caracterizado eletricamente através da obtenção do fator de idealidade, da altura de barreira Schottky e da corrente de saturação reversa. Através das diferentes técnicas de caracterização observou-se também que os filmes obtidos a partir da solução concentrada de níquel (1.0M NiSO4) apresentam granulometria regular, baixa rugosidade, boa aderência ao substrato de silício, aspecto metálico, tendência de texturização com o aumento de espessura, características retificadoras e comportamento ferromagnético superficial. Como conclusão, constata-se que a técnica de eletrodeposição, modo potenciostático, é adequada para a preparação de filmes finos de níquel em substratos de silício para serem utilizados em aplicação tecnológicas.