Preliminary Characterisation of Low-Temperature Bonded Copper Interconnects for 3-D Integrated Circuits

Three dimensional (3-D) integrated circuits can be fabricated by bonding previously processed device layers using metal-metal bonds that also serve as layer-to-layer interconnects. Bonded copper interconnects test structures were created by thermocompression bonding and the bond toughness was measured using the four-point test. The effects of bonding temperature, physical bonding and failure mechanisms were investigated. The surface effects on copper surface due to pre-bond clean (with glacial acetic acid) were also looked into. A maximum average bond toughness of approximately 35 J/m² was obtained bonding temperature 300 C.

Thermal Noise Behavior of the Bridge Circuit

This paper considers a connection between the deterministic and noisy behavior of nonlinear networks. Specifically, a particular bridge circuit is examined which has two possibly nonlinear energy storage elements. By proper choice of the constitutive relations for the network elements, the deterministic terminal behavior reduces to that of a single linear resistor. This reduction of the deterministic terminal behavior, in which a natural frequency of a linear circuit does not appear in the driving-point impedance, has been shown in classical circuit theory books (e.g. [1, 2]). The paper shows that, in addition to the reduction of the deterministic behavior, the thermal noise at the terminals of the network, arising from the usual Nyquist-Johnson noise model associated with each resistor in the network, is also exactly that of a single linear resistor. While this result for the linear time-invariant (LTI) case is a direct consequence of a well-known result for RLC circuits, the nonlinear result is novel. We show that the terminal noise current is precisely that predicted by the Nyquist-Johnson model for R if the driving voltage is zero or constant, but not if the driving voltage is time-dependent or the inductor and capacitor are time-varying

Characterisation of low temperature and semi-insulating GaAs lateral photo-Dember THz Emitters

Poster for IRMMW-THz conference in Mainz, Germany 2013

Student support materials por AQA A2 Physics : unit 5 nuclear and thermal physics and option units.

Libro de apoyo a los alumnos de bachillerato en el área de la Física. Abarca los siguientes temas: radioactividad, energía nuclear, física térmica, astrofísica, física médica, física aplicada e hitos en la historia de la física. Incluye también una sección para la preparación de los exámenes oficiales con ayudas sobre el funcionamiento de la ciencia, el uso de algoritmos y logaritmos, datos y fórmulas, preguntas similares a los exámenes oficiales, y respuestas, explicaciones y consejos para la superación de las pruebas.

Relaxation and derelaxation of pure and hydrogenated amorphous silicon during thermal annealing experiments

The structural relaxation of pure amorphous silicon (a-Si) and hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) materials, that occurs during thermal annealing experiments, has been analyzed by Raman spectroscopy and differential scanning calorimetry. Unlike a-Si, the heat evolved from a-Si:H cannot be explained by relaxation of the Si-Si network strain but it reveals a derelaxation of the bond angle strain. Since the state of relaxation after annealing is very similar for pure and hydrogenated materials, our results give strong experimental support to the predicted configurational gap between a-Si and crystalline silicon

Caracterització i revaloració de la fracció plasmàtica de la sang de porc procedent d'escorxadors industrials

La tesi s'ha estructurat en tres apartats que, en conjunt, han de permetre determinar les possibilitats d'aprofitament dins la mateixa indústria alimentària de la fracció plasmàtica de la sang de porc generada per escorxadors que utilitzen sistemes oberts de recollida higiènica. 1. En la primera part s'analitza la composició de la sang higiènica que s'està recollint actualment i s'estudien les característiques tant físico-químiques com microbiològiques que determinen la seva qualitat. La caracterització s'ha realitzat amb sang recollida en diferents escorxadors industrials de les comarques de Girona i s'ha centrat principalment en l'estudi de la contaminació microbiològica i el nivell d'hemòlisi de la sang. S'ha fet un disseny experimental que ha permès alhora valorar l'efecte d'alguns factors sobre la qualitat de la sang: possibles diferències relacionades amb (1) la climatologia del període de l'any en el qual es fa la recollida, (2) particularitats dels escorxadors (grandària, sistemes de dessagnat, tipus, dosi i sistema de dosificació de l'anticoagulant, condicions de processament, maneig i emmagatzematge després de la recollida, etc.). Els resultats obtinguts ens permeten constatar que, en les condicions actuals, la sang que s'està recollint en els escorxadors estudiats no es pot considerar adequada per a una matèria primera de productes destinats a alimentació humana. La major part de la microbiota contaminant s'adquireix en el propi sagnador. S'ha constatat que el sistema de dessagnat en posició horitzontal podria ser una mesura útil per minimitzar la contaminació d'origen fecal o provinent de la pell de l'animal sacrificat i que la separació immediata de les fraccions en el propi escorxador també pot contribuir a reduir la contaminació. Així doncs, en el benentès que l'efectivitat pot obtenir-se del conjunt de mesures preses, més que de l'aplicació d'una sola d'elles, es suggereix la introducció d'una sèrie d'actuacions que potser permetrien reduir els nivells de contaminació que s'obtenen actualment. El tractament mecànic de la sang, el sistema d'addició d'anticoagulant, el volum i concentració de la solució anticoagulant afegida i el període d'emmagatzematge són els factors responsables de l'hemòlisi; mentre que nivells elevats de contaminació microbiològica i el tipus d'anticoagulant utilitzat deterrminen la velocitat d'increment de l'hemòlisi de sang refrigerada. S'ha constatat que quan la sang no pot ser processada immediatament i s'ha d'emmagatzemar en refrigeració és millor utilitzar citrat sòdic enlloc de polifosfat com a anticoagulant ja que l'increment d'hemòlisi es dóna més lentament. 2. El segon apartat s'ha centrat en la fracció plasmàtica de la sang. S'ha utilitzat la deshidratació per atomització com a tecnologia de conservació del plasma i s'ha fet una caracterització del producte en pols resultant des del punt de vista de composició i qualitat. A més de la contaminació microbiològica, que determina la qualitat higiènico-sanitària del producte, s'ha realitzat un estudi de les propietats funcionals que podrien fer del plasma un producte útil en la formulació d'aliments (capacitat escumant, emulsionant, gelificant). S'ha fet especial incidència en (1) determinar l'efecte del procés tecnològic de deshidratació sobre la funcionalitat del producte i (2) estudiar l'estabilitat del plasma deshidratat durant el període d'emmagatzematge. En les condicions de deshidratació per atomització aplicades no es provoca desnaturalització de la fracció proteica i s'obté un producte suficientment deshidratat, amb una aw<0,4 per permetre suposar una bona estabilitat. Algunes mostres de plasma deshidratat analitzades presenten nivells detectables de determinats residus (sulfonamides i corticosteroides). La qualitat microbiològica del producte en pols reflecteix l'elevada contaminació que contenia la matèria primera utilitzada, tot i que la deshidratació per atomització ha comportat la reducció en una unitat logarítmica de la càrrega contaminant. Els recomptes generals de microorganismes són encara preocupants i més tenint en compte que s'ha evidenciat la presència de toxines estafilocòciques en algunes mostres. L'avaluació de les propietats funcionals del producte deshidratat en relació a les que presentava el plasma líquid ens ha permès comprovar que: (1) El procés de deshidratació no ha afectat la solubilitat de les proteïnes. Això, junt amb el fet que no s'obtinguin diferències significatives en l'anàlisi calorimètrica de mostres líquides o deshidratades, permet concloure que el procés no provoca desnaturalització proteica. (2) No s'observen efectes negatius del procés tecnològic sobre la capacitat escumant ni en l'activitat emulsionant de les proteïnes plasmàtiques, dues propietats funcionals que possibiliten l'aplicació del plasma amb aquestes finalitats en l'elaboració d'alguns aliments. (3) La deshidratació tampoc perjudica de manera important les característiques dels gels que s'obtenen per escalfament, ja que els gels obtinguts a partir del plasma líquid i del plasma deshidratat presenten la mateixa capacitat de retenció d'aigua i no s'observen diferències en la microestructura de la xarxa proteica d'ambdós tipus de gel. Tanmateix, els que s'obtenen a partir del producte en pols mostren una menor resistència a la penetració. L'estudi d'estabilitat ens ha permès comprovar que la mostra de plasma deshidratat per atomització perd algunes de les seves propietats funcionals (facilitat de rehidratació, capacitat de retenció d'aigua i fermesa dels gels) si s'emmagatzema a temperatura ambient, mentre que aquestes característiques es mantenen un mínim de sis mesos quan el producte en pols es conserva a temperatura de refrigeració. 3. En l'última part, tenint en compte les conclusions derivades dels resultats dels apartats anteriors, s'han assajat tres possibles sistemes de reducció de la contaminació aplicables a la fracció plasmàtica com a pas previ a la deshidratació, per tal de millorar les característiques de qualitat microbiològica i les perspectives d'estabilitat del producte durant l'emmagatzematge. S'ha determinat l'eficàcia, i l'efecte sobre les propietats del plasma deshidratat, que poden tenir tractaments d'higienització basats en la centrifugació, la microfiltració tangencial i l'aplicació d'altes pressions. Els tractaments de bactofugació aplicats permeten reduir entre el 96 i el 98% la contaminació microbiana del plasma. Aquesta reducció s'aconsegueix tant amb un sistema discontinu com amb un sistema continu treballant a una velocitat de 12 L/h, fet que permetria adaptar el tractament de bactofugació a un procés de producció industrial. Un sistema combinat de bactofugació en continu i microfiltració tangencial permet incrementar l'eficàcia fins a un 99,9 % de reducció. Cal tenir present, però, que aquest tractament provoca també una disminució de l'extracte sec que afecta negativament les propietats funcionals del plasma líquid. Malgrat suposar una pèrdua pel que fa al rendiment, aquest efecte negatiu sobre la funcionalitat no suposaria cap inconvenient si s'utilitzés la deshidratació com a tecnologia de conservació del plasma, ja que es podria corregir l'extracte sec durant la reconstitució del producte. Caldria avaluar si la millora en la qualitat higiènico-sanitària del producte compensa o no les pèrdues que suposa aquest sistema d'higienització combinat. Amb relació als tractaments d'alta pressió, de totes les condicions de tractament assajades, les pressions de fins 450 MPa permeten obtenir plasma sense modificacions importants que impedeixin la seva deshidratació per atomització. Així doncs, les condicions de procés que s'han aplicat són pressuritzacions a 450 MPa de 15 minuts de durada. La temperatura de tractament que s'ha mostrat més eficaç en la reducció dels recomptes de microorganismes ha estat de 40ºC. Els tractaments a aquesta temperatura permeten assolir reduccions del 99,97% i disminuir en un 80% la capacitat de creixement dels microorganismes supervivents a la pressurització en relació a la que presentava la població contaminant del plasma abans del tractament. L'estudi de l'efecte d'aquest tractament (450 MPa, 15 min i 40ºC) sobre les propietats funcionals del plasma ha permès observar que la pressurització comporta una disminució en la solubilitat del producte però una millora en les propietats de superfície -estabilitat de l'escuma i activitat emulsionant- i un increment de la capacitat de retenció d'aigua i de la duresa dels gels obtinguts per escalfament. Calen més estudis per confirmar i caracteritzar aquesta millora en la funcionalitat, així com per establir si el tractament de pressurització afecta també l'estabilitat del producte durant l'emmagatzematge. De totes les tecnologies d'higienització assajades, l'alta pressió és la que permet obtenir millors resultats en el sentit de poder garantir un producte de bona qualitat microbiològica i segur, des del punt de vista sanitari i tecnològic, per a la seva utilització com a ingredient alimentari.

The effect of thermal conductivity of RIM moulds in kinetics cure

Reaction Injection Moulding (RIM) is a moulding technology used for the production of large size and complex plastic parts. The RIM process is characterized essentially by the injection of a highly reactive chemical system (usually polyurethane) and fast cure, in a mould properly closed and thermally controlled. Several studies show that rapid manufacturing moulds obtained in epoxy resins for Thermoplastic Injection Moulding (TIM) affect the moulding process and the final properties of parts. The cycle time and mechanical properties of final parts are reduced, due to a low thermal conductivity of epoxy materials. In contrast, the low conductivity of materials usually applied for the rapid manufacturing of RIM moulds, increase the mechanical properties of final injected parts and reduce the cycle time. This study shows the effect of the rapid manufacturing moulds material during the RIM process. Several materials have been tested for rapid manufacturing of RIM moulds and the analysis of both, temperature profile of moulded parts during injection and the cure data experimentally obtained in a mixing and reaction cell, allow to determine and model the real effect of the mould material on the RIM process.

Adsorption, orientation and thermal decomposition of copper(II) hexafluoroacetylacetonate on rutile TiO2(110)

We have investigated the adsorption and thermal decomposition of copper hexafluoroacetylacetonate (Cu-11(hfaC)(2)) on single crystal rutile TiO2(110). Low energy electron diffraction shows that room temperature saturation coverage of the Cu-II(hfac)(2) adsorbate forms an ordered (2 x 1) over-layer. X-ray and ultra-violet photoemission spectroscopy of the saturated surface were recorded as the sample was annealed in a sequential manner to reveal decomposition pathways. The results show that the molecule dissociatively adsorbs by detachment of one of the two ligands to form hfac and Cu-1(hfac) which chemisorb to the substrate at 298 K. These ligands only begin to decompose once the surface temperature exceeds 473 K where Cu core level shifts indicate metallisation. This reduction from Cu(I) to Cu(0) takes place in the absence of an external reducing agent and without disproportionation and is accompanied by the onset of decomposition of the hfac ligands. Finally, C K-edge near edge X-ray absorption fine structure experiments indicate that both the ligands adsorb aligned in the < 001 > direction and we propose a model in which the hfac ligands adsorb on the 5-fold coordinated Ti atoms and the Cu-1(hfac) moiety attaches to the bridging O atoms in a square planar geometry. The calculated tilt angle for these combined geometries is approximately 10 degrees to the surface normal.

Deforming glassy polystyrene: Influence of pressure, thermal history, and deformation mode on yielding and hardening

The toughness of a polymer glass is determined by the interplay of yielding, strain softening, and strain hardening. Molecular-dynamics simulations of a typical polymer glass, atactic polystyrene, under the influence of active deformation have been carried out to enlighten these processes. It is observed that the dominant interaction for the yield peak is of interchain nature and for the strain hardening of intrachain nature. A connection is made with the microscopic cage-to-cage motion. It is found that the deformation does not lead to complete erasure of the thermal history but that differences persist at large length scales. Also we find that the strain-hardening modulus increases with increasing external pressure. This new observation cannot be explained by current theories such as the one based on the entanglement picture and the inclusion of this effect will lead to an improvement in constitutive modeling.

Trace element partitioning and soil particle characterisation around mining and smelting areas at Tharsis, Riotinto and Huelva, SW Spain

Trace elements may present an environmental hazard in the vicinity of mining and smelting activities. However, the factors controlling trace element distribution in soils around ancient and modem mining and smelting areas are not always clear. Tharsis, Riotinto and Huelva are located in the Iberian Pyrite Belt in SW Spain. Tharsis and Riotinto mines have been exploited since 2500 B.C., with intensive smelting taking place. Huelva, established in 1970 and using the Flash Furnace Outokumpu process, is currently one of the largest smelter in the world. Pyrite and chalcopyrite ore have been intensively smelted for Cu. However, unusually for smelters and mines of a similar size, the elevated trace element concentrations in soils were found to be restricted to the immediate vicinity of the mines and smelters, being found up to a maximum of 2 kin from the mines and smelters at Tharsis, Riotinto and Huelva. Trace element partitioning (over 2/3 of trace elements found in the residual immobile fraction of soils at Tharsis) and soil particles examination by SEM-EDX showed that trace elements were not adsorbed onto soil particles, but were included within the matrix of large trace element-rich Fe silicate slag particles (i.e. 1 min circle divide at least 1 wt.% As, Cu and Zn, and 2 wt.% Pb). Slag particle large size (I mm 0) was found to control the geographically restricted trace element distribution in soils at Tharsis, Riotinto and Huelva, since large heavy particles could not have been transported long distances. Distribution and partitioning indicated that impacts to the environment as a result of mining and smelting should remain minimal in the region. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Moving towards a more mechanistic approach in the determination of soil heat flux from remote measurements - I. A universal approach to calculate thermal inertia

In this paper we pledge that physically based equations should be combined with remote sensing techniques to enable a more theoretically rigorous estimation of area-average soil heat flux, G. A standard physical equation (i.e. the analytical or exact method) for the estimation of G, in combination with a simple, but theoretically derived, equation for soil thermal inertia (F), provides the basis for a more transparent and readily interpretable method for the estimation of G; without the requirement for in situ instrumentation. Moreover, such an approach ensures a more universally applicable method than those derived from purely empirical studies (employing vegetation indices and albedo, for example). Hence, a new equation for the estimation of Gamma(for homogeneous soils) is discussed in this paper which only requires knowledge of soil type, which is readily obtainable from extant soil databases and surveys, in combination with a coarse estimate of moisture status. This approach can be used to obtain area-averaged estimates of Gamma(and thus G, as explained in paper II) which is important for large-scale energy balance studies that employ aircraft or satellite data. Furthermore, this method also relaxes the instrumental demand for studies at the plot and field scale (no requirement for in situ soil temperature sensors, soil heat flux plates and/or thermal conductivity sensors). In addition, this equation can be incorporated in soil-vegetation-atmosphere-transfer models that use the force restore method to update surface temperatures (such as the well-known ISBA model), to replace the thermal inertia coefficient.

Thermal expansion of deuterated hopeite, Zn-3(PO4)(2)center dot 4D(2)O

The lattice parameters extracted from Lebail analysis of neutron powder diffraction data collected between 2 and 300 K have been used to calculate the temperature evolution of the thermal expansion tensor for hopeite, Zn-3(PO4)(2)center dot 2H(2)O, Pnma,Z=4with a= 10.6065(4) angstrom, b = 18.2977(4) angstrom, c= 5.0257(2) A at 275 K. The a lattice parameter shows a negative thermal expansion, the b lattice parameter appears to saturate at 275 K while the c lattice parameter has a more typical positive thermal expansion. At 275 K, the magnitudes of the thermal expansion coefficients are alpha(a) = -1. 1(4) x 10(-5) K-1, alpha(b) = 2.4(9) x 10(-6) K-1 and alpha(c) = 3.6(2) x 10(-1) K-1. Under the conditions of these experiments, hopeite begins to dehydrate to the dihydrate between 300 and 325 K, and between 480 and 500 K the monohydrate is formed. The thermal expansion of the dihydrate has been calculated between 335 and 480 and at 480 K the magnitudes of the thermal expansion coefficients are alpha(a) = 1(2) x 10(-5) K-1, alpha(b) = 4(l) x 10(-6) K-1, alpha(c) = 4(2) x 10(-5) K-1, alpha(beta) = 1 (1) x 10(-1) K-1, and alpha(v) = 2(2) x 10(-1) K-1. The thermal expansion of hopeite is described in terms of its crystal structure and possible dehydration mechanisms for the alpha and beta modifications of hopeite are discussed.