Filmes finos dielétricos para dispositivos microeletrônicos avançados

Apresentamos mecanismos de formação e de degradação térmica de filmes fi- nos (espessura da ordem de 10 nm) de diferentes dielétricos sobre substrato de silício monocristalino. Tendo em vista a aplicação dessas estruturas em MOSFETs (transistores de efeito de campo metal-óxido-semicondutor), estudamos o consagrado óxido de silício (SiO2), os atuais substitutos oxinitretos de silício (SiOxNy) e o possível substituto futuro óxido de alumínio (Al2O3). Nossos resultados experimentais baseiam-se em técnicas preparativas de substituição isotópica e de caracterização física com feixes de íons (análise com reações nucleares) ou raios- X (espectroscopia de fotoelétrons). Observamos que: (a) átomos de silício não apresentam difusão de longo alcance (além de ~ 2 nm) durante o crescimento de SiO2 por oxidação térmica do silício em O2; (b) nitretação hipertérmica é capaz de produzir filmes finos de oxinitreto de silício com até dez vezes mais nitrogênio que o resultante do processamento térmico usual, sendo que esse nitrogênio tende a se acumular na interface SiOxNy/Si; e (c) átomos de oxigênio, alumínio e silício migram e promovem reações químicas durante o recozimento térmico de estruturas Al2O3/SiO2/Si em presença de O2. Desenvolvemos um modelo de difusão-reação que poderá vir a permitir o estabelecimento de condições ótimas de processamento térmico para filmes finos de Al2O3 sobre silício a serem empregados na fabricação de MOSFETs.

Determinação de propriedades físicas de diferentes materiais para discos e pastilhas de freio e relação destas propriedades com ruído

Este trabalho visou a determinação experimental de propriedades físicas básicas de materiais para pastilhas e discos de freio de diferentes composições químicas. Posteriormente, estas propriedades foram correlacionadas com resultados de avaliação de ruído de freio dos respectivos materiais. As propriedades físicas determinadas para os materiais de pastilhas de freio foram: dureza, densidade, porosidade, compressibilidade a frio, compressibilidade a quente, transmissão térmica, resistência à compressão, resistência à tração, resistência interna ao cisalhamento, módulo de elasticidade, freqüências de ressonância, índice de amortecimento, coeficiente de atrito em diferentes condições de frenagem, e taxas de desgaste. Medições incluem verificações do efeito do aumento da temperatura na variação de algumas das propriedades citadas. A avaliação de ruído de freio gerado com uso das diferentes composições de materiais foi realizada através do uso de um sistema de freio padrão, e o ensaio executado em um dinamômetro tipo inercial dotado de recursos como câmara para isolamento acústico de ruído externo e sistema de aquisição de sinais para monitoramento dos parâmetros de frenagem: tempo, torque, pressão, temperatura e espectro de ruído gerado em escala de tempo e freqüência. Os materiais de pastilhas de freios incluídos nesta verificação experimental foram selecionados de seis aplicações bastante distintas, como por exemplo: materiais para pastilhas de freio traseiro de veículos de passeio, pastilhas para freio dianteiro de veículos de passeio, pastilhas para caminhonetes, pastilhas para caminhões leves e microônibus Além da composição química bastante distinta, estudos da influência da alteração de parâmetros de processo de fabricação nas propriedades físicas do material de atrito foram considerados. Para a avaliação do efeito da variação de composição de materiais de discos de freio na geração de ruído, cinco diferentes tipos de discos foram selecionados. Dentre estas versões estão incluídas: a liga de ferro fundido cinzento do material tipo original do sistema de freio a disco padrão, uma versão de ferro fundido cinzento de baixo custo comprada no mercado de autopeças de reposição, um ferro fundido cinzento com alto de teor de carbono, um ferro fundido cinzento com adição de titânio como elemento de liga, e, finalmente, um ferro fundido vermicular. Propriedades físicas dos materiais de discos de freio não foram tão amplamente avaliadas como no caso dos materiais de pastilhas, mesmo assim dados de dureza, densidade, resistência à tração, índice de amortecimento e freqüências fundamentais de ressonância foram determinados para os diferentes materiais.Ao final do trabalho, foram definidas correlações entre ruído de freio e propriedades físicas dos materiais de pastilhas de freio que indicam que o material de atrito da pastilha é mais propenso a apresentar ruído quando: menos poroso, com maior resistência mecânica, maior módulo de elasticidade, maior dureza (valores mais baixos de dureza Gogan), e maior coeficiente de atrito. Também foram detectadas alterações significativas no comportamento de ruído com uso de diferentes materiais de discos de freio, mas não foram estabelecidas correlações conclusivas entre as propriedades dos discos de freio e sua propensão a ruído devido ao baixo número de versões avaliadas.

Filmes finos dielétricos para a tecnologia do silício : processamento térmico e caracterização

O rápido avanço tecnológico coloca a tecnologia do Si diante de um grande desafio: substituir o dielétrico de porta utilizado por mais de 40 anos em dispositivos MOSFET (transistor de efeito de campo metal-óxido-semicondutor), o óxido de silício (SiO2), por um material alternativo com maior constante dielétrica. Nesse contexto, vários materiais têm sido investigados. Nesta tese concentramos nossa atenção em três candidatos: o óxido de alumínio (Al2O3), o silicato de zircônio (ZrSixOy) e o aluminato de zircônio (ZrAlxOy). Nossos resultados experimentais baseiam-se em técnicas de análise com feixes de íons ou raios-X e de microscopia de força atômica. No caso do Al2O3, investigamos a difusão e reação de oxigênio através de filmes relativamente espessos (35 nm) quando submetidos a tratamento térmico em atmosfera oxidante, e os efeitos que esses processos provocam em filmes finos (6,5 nm) de Al2O3 depositados sobre uma estrutura SiO2/Si. Observamos que o processo de difusão-reação em filmes de Al2O3 é diferente do observado em filmes de SiO2: no primeiro caso, oxigênio difunde e incorpora-se em todo o volume do filme, enquanto que em filmes de SiO2, oxigênio difunde através do filme, sem incorporar-se em seu volume, em direção à interface SiO2/Si, onde reage. Além disso, quando oxigênio atinge a interface Al2O3/Si e reage com o Si, além da formação de SiO2, parte do Si migra em direção ao Al2O3, deslocando parte dos átomos de Al e de O. Modelos baseados em difusão e reação foram capazes de descrever qualitativamente os resultados experimentais em ambos os casos. A deposição de filmes de Al2O3 sobre Si por deposição química de camada atômica a partir de vapor também foi investigada, e uma nova rotina de deposição baseada em préexposição dos substratos de Si ao precursor de Al foi proposta. As estruturas ZrSixOy/Si e ZrAlxOy/Si (ligas pseudobinárias (ZrO2)z(SiO2)1-z e (ZrO2)z(Al2O3)1-z depositadas sobre Si) foram submetidas a tratamentos térmicos em oxigênio ou vácuo com o objetivo de investigar possíveis instabilidades. Os tratamentos térmicos não provocaram instabilidades na distribuição de Zr, mas migração e incorporação de Si no filme dielétrico foram observadas durante os dois tratamentos para ambos os materiais.

Construção de um aparato experimental para monitoramento in situ da deposição de filmes finos de titânio por magnetron sputtering

The technique of surface coating using magnetron sputtering is one of the most widely used in the surface engineering, for its versatility in obtaining different films as well as in the micro / nanometric thickness control. Among the various process parameters, those related to the active species of the plasma are of the most fundamental importance in the mechanism and kinetics of deposition. In order to identify the active species of the plasma, parameters such as gas flow, pressure and density of electric power were varied during titanium coating on glass substrate. By flowing argon gas of 10, 20, 30, 40 and 50 sccm (cubic centimeters per minute) for each gas flow a sequential scan of the electric current of 0.10, 0.20, 0.30, 0.40 , 0.50 A. The maximum value of 0.50 A was chosen based both on literature data and on limitations of the equipment. The monitoring of plasma species present during the deposition was carried out in situ by the technique of optical emission spectroscopy (OES) through the spectrometer Ocean Optics USB2000 Series. For this purpose, an apparatus was developed to adapt the OES inside the plasma reactor to stay positioned closest to the target. The radiations emitted by the species were detected by an optical fiber placed behind the glass substrate and their intensities as a function of wavelength were, displayed on a monitor screen. The acquisition time for each condition of the plain parameters was related to the minima of spectral lines intensities due to the film formed on the substrate. The intensities of different emission lines of argon and titanium were then analyzed as a function of time, to determine the active species and estimate the thickness of the deposited films. After the deposition, the coated glasses thin films were characterized by optical transmittance through an infrared laser. It was found that the thickness and deposition rate determined by in situ analysis were consistent with the results obtained by laser transmittance

Estudo da adição de resíduo de scheelita em matriz cerâmica: formulação, propriedades físicas e microestrutura

Extractivism mineral is considered an activity highly degrading, due to the large volume of material that he moves in the form of ore and residues. The vast majority of mining companies do not show any technology or economically viable application that will allow the recycling of mineral residue, these being launched in areas receiving located the "open skies" degrade the environment. In Rio Grande do Norte to the production of ceramic red restricts their activities to the production of products such as: solid bricks, ceramic blocks, tiles, among others. Seeking to unite experiences and technical information that favor sustainable development, with important benefits to the construction sector and civil society in general, the present work studies the incorporation of the residue of scheelite in ceramic matrix kaolinitic, coming from the municipality of Boa Saúde - RN, in percentage of 5 %, 10 %, 20 %, 30% 40% and 50 %, by evaluating its microstructure, physical properties and formulation. The raw materials were characterized through the trials of X ray fluorescence, Diffraction of X rays, Differential Thermal Analysis and Termogravimetric Analysis. The samples were formed and fired at temperatures of 850o, 900o, 1000o, 1050o, 1100o, 1150o and 1200 oC, with isotherm of 1 hour and heating rate of 10 oC/min. Assays were performed technological of loss to fire, Water Absorption, Apparent Porosity, Apparent Density, Mass Loss in Fire and Bending Resistance; in addition to the Scanning Electron Microscopy, analyzing their physical and mechanical properties. The use of residue of scheelite in ceramic mass kaolinitic provided a final product with technological properties that meet the technical standards for the production of bricks and roofing tiles, with the percentage of 20% of waste that showed the best results

Coeficientes de difusão de metais em materiais não convencionais (agarose e acetato de celulose) usados na técnica de difusão em filmes finos por gradientes de concentração

The DGT technique allows one to measure quantitatively free and labile metal species in aquatic systems. Nevertheless, for this approach, knowledge is required of the diffusion coefficients of the analytes in a diffusive layer. In this study, the diffusion coefficients of Hg(II), As(III), Mn(II), Mg(II), Cu(II), Cd(II) were determined in agarose gel and those of Ba(II), Cd(II), Cu(II), Mg(II), Mn(II) e Zn(II) in cellulose acetate membranes. These materials presented good performance and the reported results can be used as a data base for further DGT studies.

Efeitos da subsolagem e da adubação verde nas propriedades físicas do solo em pomar de citros

O presente trabalho teve por objetivo avaliar o efeito da subsolagem e da adubação verde nas propriedades físicas de um Latossolo Vermelho distrófico típico, cultivado com citros (laranjeira Valência). Os tratamentos empregados foram: manejo mecânico das plantas invasoras com roçadora (Testemunha); subsolagem em um lado da planta na entrecopa; subsolagem nos dois lados da planta na entrecopa, e semeadura direta de Crotalaria spectabilis na entrecopa. As propriedades físicas do solo avaliadas foram: porosidade total, macroporosidade, microporosidade, densidade, resistência mecânica à penetração vertical e condutividade hidráulica. Na avaliação efetuada na safra 2001-2002, obtiveram-se os maiores valores de densidade do solo e resistência do solo à penetração vertical, e os menores valores de macroporos e condutividade hidráulica do solo nas entrecopas com e sem tráfego no pomar, em relação à região da copa, principalmente na camada de 0,0-0,2 m de profundidade. Os tratamentos aplicados não surtiram efeitos positivos significativos nas propriedades físicas do solo.

Efeito prolongado de sistemas de preparo do solo com e sem cultivo de soqueira de cana crua em algumas propriedades físicas do solo

Este trabalho foi conduzido em Latossolo Vermelho distrófico típico, sob cultivo de cana crua, com o objetivo de avaliar o efeito prolongado de sistemas de preparo do solo, com e sem cultivo da soqueira, e épocas de amostragem sobre algumas propriedades físicas do solo. O delineamento experimental foi o de blocos ao acaso, em esquema de parcelas subsubdivididas, sendo os tratamentos principais quatro sistemas de preparo do solo: (i) controle da soqueira com duas gradagens, subsolagem e mais uma gradagem de nivelamento; (ii) controle da soqueira com herbicida e uma subsolagem; (iii) controle da soqueira com herbicida; (iv) controle da soqueira com herbicida, aração com arado de aivecas e uma gradagem de nivelamento. Os tratamentos secundários foram: com cultivo e sem cultivo da soqueira. Os tratamentos ternários foram as épocas de avaliação: dois dias antes e após a quarta colheita da cultura. A porosidade total, macroporosidade, microporosidade e densidade do solo foram avaliadas, além do perfilhamento e da produtividade da cultura. Após quatro sucessivas colheitas de cana crua, houve redução da macroporosidade com aumento da microporosidade nas camadas abaixo de 10 cm e aumento da densidade do solo entre 20 e 50 cm. A densidade do solo não foi alterada de modo consistente em função de todos os tratamentos testados. O cultivo da soqueira favoreceu o aumento da macroporosidade com decréscimo na microporosidade, e o efeito inverso foi observado após a colheita. Os sistemas de preparo do solo e de cultivo da soqueira não afetaram o perfilhamento e a produtividade da cultura.

Influência do cultivo da cana-de-açúcar e da mineralogia da fração argila nas propriedades físicas de latossolos vermelhos

As atuais técnicas de manejo da cultura da cana-de-açúcar utilizam um vigoroso revolvimento do solo por ocasião do plantio, com o uso de arados, grades pesadas e subsoladores. O objetivo deste trabalho foi avaliar o grau de modificação de algumas propriedades físicas de um Latossolo Vermelho caulinítico (LVd) e de um Latossolo Vermelho caulinítico-oxídico (LVdf) cultivados com cana-de-açúcar e sob mata nativa no município de Jaboticabal (SP), além de comparar as propriedades físicas encontradas em ambos os Latossolos. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado, em esquema de parcelas subdivididas 4 x 3 (manejos e camadas), com quatro repetições. Também foi realizada a análise conjunta entre as propriedades físicas dos Latossolos. Os sistemas de uso foram: cana planta (CP), cana soca de segundo ano (C2), cana soca de quarto ano (C4) e mata nativa (MN). Avaliaram-se a densidade do solo (Ds), a sua porosidade e o diâmetro médio ponderado (DMP) nas camadas de 00,10, 0,10-0,20 e 0,20-0,30 m. Os efeitos dos sistemas de uso e manejo sobre os atributos físicos, nas diferentes camadas, foram verificados a partir da análise de variância; quando significativas, as médias foram comparadas pelo teste de Tukey a 5 %. A MN do LVdf apresentou maior macroporosidade e menor microporosidade em relação à das áreas cultivadas, mas, para porosidade total e Ds, a MN apresentou diferença apenas para C2 e C4. O tempo de cultivo da cana-de-açúcar proporcionou o aumento da Ds e diminuição da macroporosidade em ambos os Latossolos. Entretanto, o maior teor de óxido de Fe no LVdf proporcionou maior porosidade total e menor Ds, e sua macroporosidade permaneceu acima de 0,10 m³ m-3 em todos os manejos e camadas. Os sistemas de uso do solo com cana-de-açúcar reduziram a estabilidade de agregados, em relação à mata nativa.

Propriedades físicas dos lenhos juvenil e adulto de Pinus elliottii Engelm var. elliottii e de Eucalyptus grandis Hill ex Maiden

The juvenile wood presents great difference in its anatomical and physical properties in relation to the mature wood. That heterogeneity of the wood causes a series of upset for the processing industry. The present research had as objective the study of the physical properties of the juvenile and mature wood of Pinus elliottii Engelm var. elliottii, with 25 years of age and of Eucalyptus grandis Hill ex Maiden, with 30 years of age, coming from the Experimental Station of Itapetininga and State Forest of Santa Barbara, belonging to the Forest Institute of the state of São Paulo. From both species there were taken from radial boards, specimens with dimensions of 20x30x50 mm, for the determination of density, swelling and swelling coefficient of the juvenile and mature wood. The results of the species showed that the mature compared with the juvenile wood presented: (1) an increase in the values of the basic density, at 0% and at 12% of moisture content and of the volumetric, radial and tangential swelling at 12% moisture content and maximum coefficient of radial and tangential swelling; (2) a reduction in the values of longitudinal swelling at 12% and maximum and of the longitudinal swelling coefficient.

Propriedades físicas e mecânicas de painéis LVL de Eucalyptus grandis

This paper mainly aimed to evaluate the physical and mechanical properties of LVL panels made from Eucalyptus grandis, from reforestation at the region of Senges, in Parana state, Brazil. LVL panels were manufactured using 23 veneers (2,4mm thick each one) in commercial dimension of 2.500 mm long and 1,200 mm wide. The properties of static bending were analyzed (strength and rigidity) in beams of the LVL, in the flatwise and edgewise positions. The properties of compression parallel to grain and shear parallel in the plans L-X and L-Y and density in this LVL panels were also analyzed according to ASTM-D 5456/4761 and ASTM-D 198 codes. The mean values to flatwise bending MOE and MOR were 13114 MPa and 88.76 MPa, respectively, and for edgewise bending MOE and MOR were 15871 MPa and 88.63 MPa, respectively. The density (12%) of the LVL panels and of the veneers were 690 kg/m(3) and 649 kg/m(3). The mean values to parallel compression MOE and MOR were 16856 MPa and 58.05 MPa, respectively. The mean values of the maximum resistance to shear parallel in the plans L-X and L-Y were 5.96 MPa and 591 MPa, respectively. All these values reached partially or they passed the medium limits of reference (normative codes, researches and commercial catalogs) established for LVL panels and original solid wood, attesting overall the quality of those panels produced with this wood.

Efeitos da compactação em algumas propriedades físicas do solo e seu reflexo no desenvolvimento das raízes de plantas de soja

Estudou-se o efeito de vários níveis de compactação na densidade do solo, porosidade total e resistência à penetração, objetivando determinar o nível que impede o desenvolvimento das raízes de plantas de soja. O trabalho foi realizado em casa de vegetação, com amostras deformadas do horizonte superficial de uma terra roxa estruturada e de um latossolo roxo, controlando os níveis de compactação e o teor de água. A influência da compactação no desenvolvimento das raízes foi avaliada um mês após a germinação. Os valores de densidade do solo, para um mesmo nível de compactação, foram maiores para a terra roxa estruturada. O teor de água ótimo para a compactação foi de 21,0% para a terra roxa estruturada e de 29,8 para o latossolo roxo. A compactação artificial do solo acarretou aumento da resistência à penetração e diminuição da porosidade total. A elevação da sua densidade de 0,90 para 1,30 kg/m³ para a terra roxa estruturada, e de 0,90 para 1,23 kg/m³ para o latossolo roxo, promoveu, respectivamente, diminuição de 39 e de 41% na massa seca das raízes. O desenvolvimento das raízes das plantas ficou impedido quando a densidade do solo atingiu valores de 1,30 e 1,23 kg/m³, respectivamente, para a terra roxa estruturada e o latossolo roxo.

Propriedades físicas do solo em sistemas de rotação de culturas conforme o uso de corretivos da acidez

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito de sistemas de rotação de culturas e de corretivos da acidez nas propriedades físicas do solo. O experimento foi realizado entre outubro de 2006 e julho de 2008, em Botucatu, SP, em blocos ao acaso, com parcelas subdivididas e oito repetições. As parcelas foram constituídas por quatro sistemas de rotação: soja/pousio/milho/pousio, soja/aveia-branca/milho/feijão, soja/milheto/milho/guandu e soja/braquiária/milho/braquiária. As subparcelas consistiram do tratamento testemunha, sem correção, e da aplicação de 3,8 Mg ha-1 de calcário dolomítico (PRNT = 90%) ou de 4,1 Mg ha-1 de silicato de cálcio e magnésio (PRNT = 80%), na superfície de um Latossolo Vermelho argiloso. Foram determinadas: estabilidade de agregados, densidade do solo, porosidade total, macro e microporosidade, resistência do solo à penetração e umidade do solo. A aplicação dos corretivos de acidez em superfície não reduz a agregação do solo e aumenta a macroporosidade até 0,20 m de profundidade, após aplicação de silicato, e até 0,10 m, após aplicação de calcário. A manutenção do solo em pousio, na entressafra, prejudica a estruturação do solo, reduz a estabilidade de agregados e aumenta a resistência à penetração nas camadas superficiais. A semeadura de braquiária, entre as safras de verão, aumenta a estabilidade de agregados até 0,10 m de profundidade.

Diagnóstico de plasma de cátodo oco: análise da ação de plasma de argônio e Ar-H2 para a deposição de filmes finos de titânio em pós-descarga

Plasma DC hollow cathode has been used for film deposition by sputtering with release of neutral atoms from the cathode. The DC Plasma Ar-H2 hollow cathode currently used in the industry has proven to be effective in cleaning surfaces and thin film deposition when compared to argon plasma. When we wish to avoid the effects of ion bombardment on the substrate discharge, it uses the post-discharge region. Were generated by discharge plasma of argon and hydrogen hollow cathode deposition of thin films of titanium on glass substrate. The optical emission spectroscopy was used for the post-discharge diagnosis. The films formed were analyzed by mechanical profilometry technique. It was observed that in the spectrum of the excitation lines of argon occurred species. There are variations in the rate of deposition of titanium on the glass substrate for different process parameters such as deposition time, distance and discharge working gases. It was noted an increase in intensity of the lines of argon compared with the lines of titanium. Deposition with argon and hydrogen in glass sample observed a higher rate deposition of titanium as more closer the sample was in the discharge

Propriedades Físicas do Semicondutor Bi2Te3

Thermoelectric Refrigerators (TEC Thermoelectric Cooling) are solid-state heat pumps used in applications where stabilization of temperature cycles or cooling below the room temperature are required. TEC are based on thermoelectric devices, and these in turn, are based on the Peltier effect, which is the production of a difference in temperature when an electric current is applied to a junction formed by two non-similar materials. This is one of the three thermoelectric effects and is a typical semiconductor junction phenomenon. The thermoelectric efficiency, known as Z thermoelectric or merit figure is a parameter that measures the quality of a thermoelectric device. It depends directly on electrical conductivity and inversely on the thermal conductivity. Therefore, good thermoelectric devices have typically high values of electrical conductivity and low values of thermal conductivity. One of the most common materials in the composition of thermoelectric devices is the semiconductor bismuth telluride (Bi2Te3) and its alloys. Peltier plates made up by crystals of semiconductor P-type and N-type are commercially available for various applications in thermoelectric systems. In this work, we characterize the electrical properties of bismuth telluride through conductivity/resistivity of the material, and X-rays power diffraction and magnetoresistance measurements. The results were compared with values taken from specific literature. Moreover, two techniques of material preparation, and applications in refrigerators, are discussed