Filmes finos de óxido de estanho: efeitos da implantação iônica e de ambientes oxidantes e redutores

Filmes finos de óxido de estanho depositados por "sputtering" reativo foram caracterizados com bases em análises feitas por Espalhamento Nuclear Ressonante, Espectroscopia por Retroespalhamento Rutheford, Espectroscopia Mössbauer de Elétrons de Conversão e Difração de Raios-X e pelas medidas de Resistência de Folha. Numa primeira fase, as amostras foram submetidas a tratamentos térmicos em ar e expostas à gás de cozinha, afim de testar as propriedades sensoras do material. Os filmes finos como depositados foram modificados pelos tratamentos térmicos e exposições a gases, que aumentaram sua condutividade elétrica e alteraram a concentração de vacâncias de oxigênio. Numa segunda fase, os filmes foram submetidos a diferentes tratamentos térmicos, implantados com os íons Fe+, ZN+,Cu+,Ga+ e As+ e novamente tratados termicamente. Foram observados aumentos na condutividade elétrica induzidos pela dopagem dos filmes e algumas correlações entre o perfil de distribuição das espécies implantadas e as razões O/Sn em função da profundidade.

Estudo de difusão de impurezas introduzidas por implantação iônica em polímeros

No presente trabalho estudamos de forma sistemática a difusão de impurezas em filmes poliméricos usando as técnicas de implantação iônica e análise por feixe de íons, retroespalhamento Rutherford e de perfil de profundidade por nêutrons. Com este propósito foram implantadas e realizadas medidas em diferentes intervalos de temperatura para diferentes sistemas como (Au, Ag) no fotoresiste AZ1350, (Bi, Eu, Er, B) no fotoresiste S1813 e (Xe, Kr) no termoplástico Poliestireno. Como resultado mostrou-se que para implantações em baixas energias e fluências Au, Ag seguem uma difusão regular. Os valores obtidos para os parâmetros de difusão são semelhantes indicando assim um mecanismo de difusão verdadeiramente atômico. É mostrado também que com o aumento da fluência, devido aos danos gerados pelo processo de implantação, átomos são aprisionados na região implantada levando a um mecanismo de difusão por aprisionamento e liberação. Contudo, mostrou-se que a energia de ativação indica que este processo de difusão ainda é de caráter atômico. Da análise dos valores de D observamos um efeito de massa associado onde D(T)Au < D(T)Ag, pois a massa de Ag é duas vezes menor que a de Au. Para os elementos como Bi, Eu e Er, considerados quimicamente mais ativos que Au, não foram observados efeitos de possíveis ligações químicas nestes sistemas. Valores de energia de ativação de Bi apresentaram-se próximos aos de Au para as fluências de implantação aplicadas, o mesmo ocorrendo para a difusão de Er e Eu. O B mostrou que depois de implantado difunde durante ou imediatamente após a implantação. Difusão esta dada na presença de armadilhas saturáveis induzidas por radiação, indo além da difusão térmica, por ordem de magnitude de ≈10-12, contra ≈10-13 cm2s-1, respectivamente. Quanto a Xe e Kr, observou-se que estes também difundem durante ou imediatamente após a implantação, e que a fração do gás retido no pico depende da fluência implantada. Implantações em baixa temperatura (80 K) e posteriores análises foram determinados in situ por RBS na faixa de 80 a 300 K. Verificou-se que a difusão segue um perfil regular. Em cada caso mostrou-se que a dependência dos valores de D como função da temperatura segue um comportamento tipo Arrhenius, com valores de energia de ativação para os metais (Au, Ag, Bi) entre 580 e 680 meV, para os lantanídeos (Er, Eu) valores entre 525 a 530 meV, para o semi-metal (B) 100 meV, e finalmente para os gases nobres Kr e Xe entre 40 e 67 meV.

Relaxação estrutural de camadas pseudomórficas de SiGe/Si(100) induzida pela implantação iônica de He ou Si e tratamento térmico

O Si tensionado (sSi) é um material com propriedades de transporte eletrônico bastante superiores as do Si, sendo considerado como uma alternativa importante para a produção de dispositivos MOSFET (transistor de efeito de campo metal-óxido-semicondutor) de mais alta performance (e.g. freqüências de operação f>100 GHz). O sSi é obtido através do crescimento epitaxial de Si sobre um substrato de mesma estrutura cristalina, porém com parâmetro de rede diferente. Esta tese apresenta uma investigação detalhada de um novo método que possibilita a produção de camadas relaxadas de Si1xGex com espessuras inferiores a 300 nm, consideradas como a melhor alternativa tecnológica para a produção de sSi. Este método envolve a implantação de íons de He+ ou de Si+ em heteroestruturas pseudomórficas de Si1-xGex/Si(001) e tratamentos térmicos. Foram estudados os efeitos dos diversos parâmetros experimentais de implantação e tratamentos térmicos sobre o processo de relaxação estrutural, utilizando-se heteroestruturas pseudomórficas de Si1-xGex/Si(001) crescidas via deposição de vapor químico, com distintas concentrações de Ge (0,19x 0,29) e com espessuras entre 70 e 425 nm. Com base no presente estudo foi possível identificar diversos mecanismos atômicos que influenciam o processo de relaxação estrutural das camadas de Si1-xGex/Si(001). O processo de relaxação é discutido em termos de um mecanismo complexo que envolve formação, propagação e interação de discordâncias a partir de defeitos introduzidos pela implantação. No caso das implantações de He, por exemplo, descobrimos que podem ocorrer perdas de He durante as implantações e que este efeito influencia negativamente a relaxação de camadas finas. Além disso, também demonstramos que os melhores resultados são obtidos para energias e fluências de implantação que resultam na formação de bolhas planas localizadas no substrato de Si a uma distância da interface equivalente a uma vez a espessura da camada de SiGe. O grau de relaxação satura em 50% para camadas de SiGe com espessura 100 nm. Este resultado é discutido em termos da energia elástica acumulada na camada de SiGe e da retenção de He. No caso de implantações de Si, discutimos a formação de defeitos tipo {311} e sua transformação térmica em discordâncias. Este estudo resultou numa visão abrangente dos principais fatores limitantes do processo, bem como na otimização dos valores de parâmetros experimentais para a produção de camadas de SiGe com alto grau de relaxação e com baixa densidade de defeitos.

Estudo do comportamento magnético de plasma durante o processo de implantação iônica por imersão em plasma

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Propriedades químicas e ópticas de filmes de carbono amorfo halogenados produzidos por deposição a vapor químico assistido por plasma (PECVD) e deposição e implantação iônica por imersão em plasma (DIIIP)

Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais - FC

Propriedades mecânicas e tribológicas de filmes sintetizados mediante técnica de deposição e implantação iônica por imersão em plasma

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Caracterização de filmes finos obtidos por deposição de vapor químico assistido a plasma (PECVD) e deposição e implantação iônica por imersão em plasma (PIIID)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Propriedades estruturais e ópticas de filmes finos a-C:H:CI obtidos por deposição à vapor químico assistido por plasma e deposição e implantação iônica por imersão em plasma

Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais - FC

Estudo do processo de implantação iônica por imersão em plasma com campo magnético externo usando técnicas numéricas e experimentais

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Implantação iônica por imersão em plasma - IIIP - de argônio, nitrogênio e hélio em hexametildissilazano polimerizado a plasma

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Efeito da implantação iônica por imersão em plasma no aço ferramenta tipo H13

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Efeito da implantação iônica por imersão em plasmas sobre a bioatividade de titânio

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

Implantação iônica por imersão em plasma e deposição de filmes finos poliméricos provenientes da mistura hexametildisilazano/argônio

Thin polymeric films deposited by plasma are very atractive for many industrial and scientific applications, in areas such as electronics, mechanics, coatings, biomaterials, among others, due to its favorable properties such as good adhesion to the substrate, high crosslinking, nanomectric thickness, homogeneity, etc. In this work, thin films were deposited by plasma immersion ion implantation and deposition technique from a hexamethyldisilazane/argon mixture at different proportions. These films were subjected to several characterizations, such as, contact angle, which presented values near to 100 degrees, surface energy, with values near to 31 mJ/m2, hardness with values between 0.7 and 2.6 GPa, thickness from 100 to 200 nm, refractive index from 1.56 to 1.64, molecular structure presenting the following functional groups in the infrared spectra region: CHx from 2960 to 2900 cm-1; Si-H around 2130 cm-1; CH3 in Si-(CH3)x around 1410 cm-1; CH3 in Si-(CH3)x in 1260 cm-1; N-H around 1180 cm-1; CH2 in Si-CH2-Si bonds around 1025 cm-1; Si-O in Si-O-Si from 1020 to 1100 cm-1; Si-N in Si-H-Si bonds around 940 cm-1; CH3 in Si-(CH3)3 in 850 cm-1; Si-C bonds in Si-(CH3)2 around 800 cm-1; and Si-H in 680 cm-1 . From these characterizations, it was possible to conclude that the concentration of argon or hexamethyldisilazane in the mixture changed the resulting polymer

Estudo da superfície de fibras de carbono após tratamento de implantação iônica por imersão em plasma (3IP)

In this work, plasma immersion ion implantation (PIII) treatments of carbon fibers (CFs) were performed in order to induce modifications of chemical and physical properties of the CF surface aimed to improve the performance of thermoplastic composite. The samples to be treated were immersed in nitrogen or air glow discharge plasma and pulsed at −3.0 kV for 2.0, 5.0, 10.0, and 15.0 min. After PIII processing, the specimens were characterized by atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscopy, Raman spectroscopy, and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). After CFs treatments, the CF/Polypropylene (PP) composites were produced by hot pressing method. Surface morphology of as-received CFs exhibited some scratches aligned along the fibers due to the fiber manufacturing process. After both treatments, these features became deeper, and also, a number of small particles nonuniformly distributed on the fiber surface can be observed. These particles are product of CF surface sputtering during the PIII treatment, which removes the epoxy layer that covers as-received samples. AFM analyses of CF samples treated with nitrogen depicted a large increase of the surface roughness (Rrms value approximately six times higher than that of the untreated sample). The increase of the roughness was also observed for samples treated by air PIII. Raman spectra of all samples presented the characteristic D- and G-bands at approximately 1355 and 1582 cm−1, respectively. Analysis of the surface chemical composition provided by the XPS showed that nitrogen and oxygen were incorporated onto the surface. The polar radicals formed on the surface lead to increasing of the CF surface energy. Both the modification of surface roughness and the surface oxidation contributed for the enhancement of CF adhesion to the polymeric matrix. These features were confirmed ... (Complete abstract click electronic access below)

Fadiga axial do aço inoxidável 15-5 PH tratado pela implantação iônica por imersão em plasma

When materials for application in aircraft structural components are studied, it must be considered that they will be submitted to cyclic loading, and this is an important parameter to design the study in fatigue life of the materials. Whereas, for example, a landing gear operation, the study of fatigue life and corrosion in the materials used in it is essential, especially when you want to use new techniques for surface treatments. The objective is to study the influence of surface treatment of immersion ion implantation nitrogen plasma, in axial fatigue of Stainless steel 15-5 PH in 39-42 HRC condition. Stainless steel 15-5 PH was tested in axial fatigue and corrosion in salt spray. It was also performed microindentation tests, optical microscopy for microstructural analysis and scanning electron microscopy for fractographic analysis. It was observed that the 3IP had no effect on the thickness of the material and not the hardness of it, and still provided a significant increase in fatigue life of the material