Crescimento epitaxial e caracterização de filmes finos: óxidos condutores e ferroelétricos preparados por deposição de solução química

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Análise por feixes de íons de filmes finos dielétricos depositados por sputtering reativo e crescidos termicamente

Esta tese trata de filmes finos de materiais dielétricos depositados por sputtering reativo e crescidos termicamente que são analisados por métodos de feixes de íons. Como introdução aos nossos trabalhos, são abordados os princípios da deposição por sputtering com corrente contínua, com rádio-freqüências e em atmosferas reativas. Além disso, são apresentados os princípios de crescimento térmico em fornos clássicos e em fornos de tratamento térmico rápido. Também são descritos em detalhe os métodos análiticos de espectropia de retroespalhamento Rutheford e reações nucleares ressonantes e não-ressonantes para medir as quantidades totais e os perfis de concentração em função da profundidade dos vários isótopos utilizados, bem como o método de difração de raios-X. No que concerne à deposição por sputtering reativo de filmes finos de nitreto de silicio, nitreto de alumínio e nitreto duplo de titânio e alumínio, são estudados os processos de deposição, são caracterizados os filmes desses materiais e são estabelecidas correlações entre características dos filmes e os parâmetros de deposição. Quanto ao crescimento térmico em atmosferas reativas de filmes muito finos de óxido, nitreto e oxinitreto de sílicio, são apresentados modelos para o crescimento dos filmes de óxido de sílicio, é estudada a influência da limpeza do substrato de sílicio nos mecanismos de crescimento dos filmes de óxido de sílicio e são elucidados aspectos dos mecanismos de nitretação térmica do sílicio e de filmes de óxido de sílicio.

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.

Estudo de propriedades magnéticas de filmes finos de cobalto sobre Si(111)

O crescimento de lmes nos ferromagnéticos sobre uma superfícies vicinal induz uma anisotropia uniaxial que atua juntamente com a anisotropia magnetocrislanina. Neste estudo, lmes nos de Co foram depositados sobre Si(111) para investigar o papel dessa anisotropia nas propriedades magnéticas do lme. Os substratos foram preparados quimicamente via uma solução de NH4F e caracterizados via microscopia de força atômica. Os lmes, depositados via desbaste iônico, foram caracterizados estruturalmente via difratometria de raio-x e microscopia de tunelamento. As propriedades magnéticas foram determinadas via magnetometria a efeito Kerr magnetoóptico, onde observou-se a presen ça de uma anisotropia uniaxial dominante. Um modelo fenomelógico de reversão da magnetização via rotação coerente foi aplicado para ajustar as curvas de histerese, e as constantes de anisotropia uniaxial para cada espessura foram determinadas.

Obtenção e caracterização de filmes finos de (Ti,Al) do tipo multicamadas para aplicação em matrizes

Existe, por parte da comunidade industrial e científica, uma incessante procura por revestimentos protetores mais resistentes a ambientes cada vez mais agressivos, como aquele encontrado pelas ferramentas de injeção de alumínio. Uma das tendências que surge para aumentar a vida útil destas ferramentas é a de produzir filmes finos compostos por diversas camadas, cada qual tendo sua função especifica; um exemplo deste tipo de revestimento é aquele composto por camada de adesão, camada intermediária e camada de trabalho. Neste trabalho, foi proposto estudar a utilização do nitreto de titânio e alumínio (Ti,Al)N, tanto como camada intermediária quanto de trabalho, uma vez que este apresenta alta dureza, grande resistência ao desgaste e superior resistência à oxidação. Para a camada intermediária, foram depositados filmes finos tipo multicamadas (TixAl1-x)N/(TiyAly-1)N, (Ti,Al)N/TiN e (Ti,Al)N/AlN, com variação na estrutura cristalina e na espessura das camadas individuais, pois dependendo da quantidade de alumínio adicionado ao sistema, o (Ti,Al)N apresenta mudanças em algumas de suas propriedades, como estrutura cristalina, dureza e resistência mecânica. Os filmes finos monolíticos de (Ti,Al)N e suas multicamadas foram depositadas por magnetron sputtering reativo e caracterizados quanto ao crescimento cristalino, estequiometria, espessura das camadas individuais, dureza e módulo de elasticidade. Na segunda parte deste trabalho, a fim de avaliar a camada de trabalho, é apresentada uma nova técnica de caracterização in-situ, que avalia as reações químicas que ocorrem entre o alumínio e os materiais selecionados. Foram comparados entre si o aço AISI H13, os revestimentos nitreto de titânio, nitreto de cromo, e três diferentes composições de (Ti,Al)N, a fim de verificar qual material apresenta o comportamento mais inerte em contato ao alumínio a altas temperaturas. Para tanto, foram utilizadas as técnicas de calorimetria diferencial de varredura (DSC) e difração de raios X (XRD).

Sinterização de filmes finos de LiNbO3 em forno microondas: estudo da influência da direção do fluxo de calor

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Avaliação da técnica de evaporação resistiva para a deposição de filmes finos de GaAs e compostos de GaAs com óxidos e cloretos de Er ou Yb

Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais - FC

Fabricação e caracterização de filmes finos de perileno: arquitetura molecular e aplicações sensoriais

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Análise morfológica de filmes finos de óxido de zinco

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Obtenção e caracterização de filmes finos de Bi3NbO7 pelo método dos precursores poliméricos

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Análise da deposição de filmes finos semicondutores de GaN e GaN e Ga1-xMnxN preparados por sputtering reativo

Thin films of Ga1-xMnxN have great interest in its potential for control of electron spin (spintronics), in most cases this material is synthesized by techniques that have a high degree of control the deposition parameters, such as molecular beam epitaxy (MBE) and deposition of metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD). The sputtering technique is an alternative route to produce such materials. Here we study the film deposition Ga1-xMnxN by reactive sputtering technique and apply enhancements such as a glove box, a residual gas analyzer and temperature control system, in order to growth films epitaxially using an analysis of the preconditions of films analyzed by spectroscopic techniques and microscopic. These procedures helped to improve the technique of deposition by cleaning substrates in an inert environment, and by the analysis of trace gases and heating the substrate holder as explained in the literature. Through the applications and comparisons it can be pointed out that the technique has the advantage of its simplicity and relatively low cost compared to MBE and MOCVD, but produces polycrystalline material

Preparação e caracterização de filmes finos ferroelétricos nanoestruturados do tipo Pb1-x(Ca,Ba)xTiO3

O rápido crescimento do mercado de dispositivos eletrônicos portáteis, com aplicações em diferentes áreas (telecomunicações, medicina, engenharia), criou uma grande demanda por fontes de potência compactas leves e, sobretudo, de baixo custo. Essa demanda levou ao desenvolvimento de tecnologia de filmes finos nanoestruturados para a obtenção de componentes eletroeletrônicos, por exemplo, memórias de computador. Estes dispositivos são empregados em “notebooks”, circuitos integrados, telefones celulares. O estudo de cristalização de filmes finos ferroelétricos nanoestruturados será feito através da cristalização induzida por rotas convencionais tal como cristalização em forno mufla. A modulação entre os diferentes cátions (Pb, Ca e Ba) para formar o sistema Pb1-x(Ca,Ba)xTiO3 serão analisadas, visando obter filmes com propriedades compatíveis para uso em memórias ferroelétricas. Para isso, os filmes finos serão depositados em substratos adequados controlando-se a homogeneidade química, a microestrutura e a interação filme-substrato

Desenvolvimento de filmes finos de Bi3NbO7 pelo método dos precursores poliméricos em diferentes eletrodos óxidos

Technology always advances and thus the device miniaturization and improved performance, besides multifunctionality, they become extremely necessary. A wave of research on the area tends to grow in number and importance in today's market, it is necessary to search for new materials, new applicability of the existing ones and new processes for increasingly cheaper costs. Dielectric materials are considered a key element in this sector being the main electrical properties its high dielectric constant and low dielectric loss. The Polymeric Precursor Method appears as a good alternative because is a low cost, simple process with controlled stoichiometry. In this method, two steps were performed. In a first step, the precursor solution was decomposed into powders and in a second step the precursor solution was converted in thin films. In this work, was used the polymeric precursor methods to get thin films where they were heat treated and characterized by XRD, SEM and AFM. We have obtained Bi3NbO7 thin films with good homogeneity and uniform distribution of grains were noted. We observed that the best condition to obtain the tetragonal phase is annealing the film at high temperatures for a longer soaking time and with excess of bismuth. Several oxides electrodes were evaluated aiming to obtain textured dielectric thin films

Estudo da condutividade elétrica em filmes finos de derivados de politiofeno

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estrutura supramolecular de um derivado de perileno em filmes finos fabricados por evaporação térmica a vácuo

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)