Transporte electrónico en silicio poroso nanoestructurado

Abstract

En este trabajo se fabricaron dispositivos basados en silicio poroso nanoestructurado, con el fin de estudiar y caracterizar sus propiedades de transporte eléctrico, buscando acumular datos que permitan en un futuro desarrollar dispositivos para la industria electrónica y a su vez aportar conocimientos en el campo de semiconductores nanoestructurados. Se estudió específicamente el comportamiento temporal de la corriente, curvas corriente voltaje a distinta temperatura, corriente térmicamente estimulada y fotoconductividad. Se encontró que cuando se aplica una tensión constante sobre los dispositivos, la corriente evoluciona lentamente y en muchos casos no llega a un nuevo estado estacionario, es decir se mantiene en un estado transitorio. Además, se encontró un cambio en el comportamiento de esta corriente transitoria en función del campo eléctrico aplicado. En curvas IV se observaron efectos asociados a la memoria tal como histéresis, resistencia diferencial negativa y conmutaciones resistivas. Se presentó como posible explicación a los efectos observados, un mecanismo dominado por la existencia de trampas activas a temperatura ambiente en la superficie de los nanohilos del SP y en la interfaz Al/SP. Esta hipótesis se fortaleció con la evidencia de la existencia de trampas en el silicio poroso, las cuales fueron observadas con experimentos de corriente térmicamente estimulada. Se presentan resultados que muestran efectos no reportados para dispositivos basados en silicio, lo cuales confieren un potencial al silicio poroso como material para la aplicación en el desarrollo de memorias.

In this thesis, have been fabricated devices based on nanostructured porous silicon, to study and characterize their electrical transport properties, in order to accumulate data to the future development of devices for the electronics industry and as well as providing expertise in the field of charge transport in nanostructured semiconductors. Specifically we studied the time dependence of the electric current, the current-voltage curves at different temperatures, thermally stimulated current and photoconductivity. It was found that when a constant voltage is applied on the device, electric current evolves slowly and in many cases not reach a new steady state, i.e. remains in a transient state. Moreover, it was found a change in the behavior of the transient current depending of applied electric field. IV curves showed effects associated with memory, such as hysteresis, negative differential resistance and resistive switching.

It was presented as a possible explanation to the observed effects, a mechanism dominated by the existence of traps active at room temperature in the nanowires surface of the porous silicon and the interface Al/SP. This hypothesis is strengthened by the evidence of the existence of traps in porous silicon, which were observed by thermally stimulated current experiments.