Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2017. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2017-03-16T16:19:56Z No. of bitstreams: 1 2017_MarcosAndriolaGross.pdf: 5023167 bytes, checksum: 9c6df9e4b485bb816de05df96a8762dc (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-04-25T17:42:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_MarcosAndriolaGross.pdf: 5023167 bytes, checksum: 9c6df9e4b485bb816de05df96a8762dc (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-25T17:42:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_MarcosAndriolaGross.pdf: 5023167 bytes, checksum: 9c6df9e4b485bb816de05df96a8762dc (MD5) / Neste trabalho são estudadas as propriedades eletroquímicas de filmes ultrafinos de óxido de grafeno (GO) e óxido de grafeno reduzido (RGO) contendo nanopartículas de óxido de zinco (np-ZnO) com o objetivo de avaliar sua aplicação potencial em supercapacitores. O GO é obtido por esfoliação oxidativa de grafite, enquanto o RGO é preparado pela redução química do GO com hidrazina. As np-ZnO são preparadas pelo método sol-gel. A estrutura e a morfologia dos nanomateriais e filmes são caracterizadas por difratometria de raios X (DRX), espectroscopias de absorção UV-Vis, Raman, FTIR e XPS, microscopia eletrônica de transmissão (MET), difração de elétrons de área selecionada (SAED) e medidas de potencial zeta e de diâmetro hidrodinâmico. As np-ZnO apresentam tamanho de aproximadamente 11 nm, estrutura da wurtzita e baixo valor de potencial zeta. Os filmes são depositados pela técnica de automontagem layer-by-layer (LbL) sobre substratos de quartzo, silício e vidro condutor (ITO). A partir de medidas de absorbância na região UV-Vis, constata-se que a massa de nanomateriais adsorvido nos filmes aumenta linearmente com o número de bicamadas de np-ZnO/GO e np-ZnO/RGO, embora este aumento seja relativamente maior para o filme de np- ZnO/GO. A caracterização estrutural dos filmes sugere que há ligação covalente entre as np- ZnO e as folhas de GO (e RGO). As micrografias obtidas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) mostram que as np-ZnO se distribuem uniformemente pela superfície dos filmes. O comportamento eletroquímico dos filmes, avaliado por voltametria cíclica (VC) e crono potenciometria (CP), é típico de sistemas dielétricos. Em particular, os filmes np-ZnO/RGO armazenam mais carga, a qual é proporcional ao número de bicamadas depositadas. A capacitância específica dos filmes é da ordem 3,0 F.g-1 e permanece estável por até 1000 ciclos de carga-descarga, sem haver degradação eletroquímica. / This master thesis studies the electrochemical properties of ultrathin films of graphene oxide (GO) and reduced graphene oxide (RGO) containing zinc oxide nanoparticles (np-ZnO) aiming at evaluating potential application in supercapacitors. GO is prepared by oxidative exfoliation of graphite, while RGO is prepared by chemical reduction of GO with hydrazine. The np-ZnO are obtained via sol-gel process. The structure and morphology of the nanomaterials and films are investigated by X-ray diffractometry (DRX), UV-vis, Raman, FTIR, and XPS spectroscopies, scanning and transmission electron microscopies (SEM and TEM) coupled with selected area electron diffraction (SAED), zeta potential, and hydrodynamic diameter measurements. The np-ZnO exhibit ellipsoid shape with 11 nm in the longest dimension and are of wurtzite type with very low zeta potential. The films are deposited onto quartz, silicon and conducting glass (ITO) following the layer-by-layer (LbL) assembly technique. According to UVvis absorbance measurements, one observes that the mass of adsorbed nanomaterials increases linearly with the number of np-ZnO/GO and np-ZnO/RGO bilayers, even though this increase is relatively larger in the np-ZnO/GO film. The structural characterizations suggest covalent linkages amongst np-ZnO and GO sheets (and RGO). SEM micrographs reveals np- ZnO evenly distributed throughout the film’s surface. The films’ electrochemical behavior assessed by cyclic voltammetry and chrono pontentiometry is typical of dielectric systems. In particular, np-ZnO/RGO films store more charge, which scales to the number of np-ZnO/RGO bilayers. The specific capacitance of a 30-bilayer np-ZnO/RGO film is about 3.0 F.g-1. Its value remains stable for at least 1,000 charge-discharge cycles without apparent degradation.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:52:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000320738-Texto+Completo-0.pdf: 1815896 bytes, checksum: de3e412617373132c9c321f56f54fcc6 (MD5) Previous issue date: 2004 / This thesis presents an inquiry carried through in the PUCRS, between April of 2002 and December of 2003, involving the viability of the use of electrical resistances and done graphite capacitors put down on paper, bristol board and plastic, as experimentation auxiliary to the learning of electricity in high school education, specifically in relation to the resistivity contents, calculation of equivalent resistance of series and parallel associations of resistors and capacitors, dependence of the capacitance with area and distance between plates or plate`s format, beyond cylindrical capacitors formed by rolled plates. The low cost technique resultant of this development allows the students to quickly manipulate changeable involved variables in the definition of resistance and electric capacitance, besides allowing it to freely create and to modify associations of resistors and capacitors, using solely a multimeter with capacitance meter function, paper and pencil type 6B. This technique also presents great potential to speed up the process of understanding and learning of these contents because it is pleasant, simple, cockroach and promotes the enrollment and the free participation of all the pupils. / Esta dissertação apresenta uma investigação realizada na PUCRS, entre abril de 2002 e dezembro de 2003, envolvendo a viabilidade da utilização de resistores e capacitores feitos de grafite deposto sobre papel, cartolina e plástico, como experimentação auxiliar à aprendizagem de eletricidade no ensino médio, especificamente em relação aos conteúdos de resistividade, cálculo de resistência equivalente de associações série e paralelo de resistores e capacitores, dependência da capacitância com a área, com a distância entre as placas e com o formato das placas, além de capacitores cilíndricos formados por placas enroladas. A técnica de baixo custo resultante desse desenvolvimento permite ao estudante manipular ludicamente variáveis envolvidas na definição de resistência e capacitância elétrica, além de permitir-lhe criar e modificar livremente associações de resistores e capacitores, utilizando unicamente um multímetro com função para capacímetro, papel e lápis tipo 6B. Esta técnica também apresenta grande potencial para acelerar o processo de compreensão e aprendizagem desses conteúdos porque é agradável, simples, barata e promove o engajamento e a livre participação de todos os alunos.

Orientador: Jose Alexandre Diniz / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-04T00:09:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Manera_GleisonAllan_M.pdf: 6268703 bytes, checksum: 474f767862a4357997c32f81da7811ca (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Esta dissertação descreve a obtenção e a caracterização de ultra-finos (5 à 0,5 nm) de oxinitreto de silício (SiOxNy) através da oxidação e/ou nitretação por plasma ECR (Electron Cyclotron Resonance) de alta densidade. O interesse nestes filmes isolantes e nesta tecnologia, que permite reduzir o stress térmico sobre as lâminas, cresce à medida que aumentam os níveis de integração e de complexidade dos atuais dispositivos e circuitos eletrônicos com dimensões menores que 100 nm. Os filmes foram caracterizados por elipsometria, por espectrometria de absorção do infra-vermelho (FTIR) e por microscopia eletrônica de transmissão (TEM). Os plasmas ECR serão caracterizados por espectroscopia por emissão óptica (OES). A caracterização elétrica será executada por medidas de capacitância x tensão (C-V) e de corrente x tensão (I-V). Para aplicação como dielétrico ultra-fino de porta dos atuais transistores com estrutura MIS, os filmes finos deverão apresentar espessuras equivalentes de óxido menores que 5 nm, ligações Si-O e Si-N que confirmam a formação do SiOxNy e densidade de corrente de fuga menores que 10A/cm2 / Abstract:This dissertation describes the formation and the characterization of ultra-thin (5 à 0,5 nm) silicon oxynitride (SiOxNy) films, through the oxidation and/or nitridation by high density ECR (Electron Cyclotron Resonance) plasma. The interest in these insulator films and in this technology, which allows reduce thermal stress on the wafer, grows with the increase of the integration levels and the complexity of the current devices and electronic circuits with dimensions sub-100 nm The films will be characterized by ellipsometry, infra-red spectrometry (FTIR) and ransmission electron microscopy (TEM). The ECR plasmas are going to characterize by optical emission spectroscopy (OES). The electrical characterization is going to be executed by capacitance x voltage (C-V) and the current x voltage (I-V) measurements. For application, as ultra thin gate dielectric of the current transistors with MIS structure, this films should present equivalent oxide thickness (EOT) smaller than to 5 nm, Si-O and Si-N bonds, which confirm the formation the SiOxNy, and gate leakage current densities smaller than 10A/cm2 / Mestrado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Mestre em Engenharia Elétrica

Submitted by Nathalya Silva (nathyjf033@gmail.com) on 2017-06-28T18:50:01Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AlocacaoDimensionamentoMultiobjetivo.pdf: 10777391 bytes, checksum: 5b41e206afaf6ffce67b7e0a853e289b (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2017-07-19T12:45:35Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AlocacaoDimensionamentoMultiobjetivo.pdf: 10777391 bytes, checksum: 5b41e206afaf6ffce67b7e0a853e289b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-19T12:45:35Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AlocacaoDimensionamentoMultiobjetivo.pdf: 10777391 bytes, checksum: 5b41e206afaf6ffce67b7e0a853e289b (MD5) Previous issue date: 2017-03-13 / As mudanças a que o setor elétrico tem sido submetido ao longo das últimas décadas vêm impondo às concessionárias e permissionárias novos desafios, os quais tem impulsionado pesquisas na busca de melhorias ao sistema de distribuição sem abrir mão do emprego ótimo de recursos. As adequações à normatização que regula o setor, a constante busca pela redução nas perdas, a crescente demanda e a inserção de novos paradigmas, como por exemplo, a geração distribuída, têm sido tópicos amplamente estudados. O uso de Bancos de Capacitores (BCs) devidamente alocados vem constituindo, por muito tempo, uma das principais estratégias utilizadas para manter variáveis elétricas tais como tensão, fator de potência e carregamento de alimentadores dentro dos níveis adequados. Por outro lado, a crescente presença de harmônicos na rede acrescenta limitações no uso dessa estratégia. Nesse contexto, este trabalho propõe o emprego do NSGA-II, uma metaheurística multiobjetivo, na solução do Problema de Alocação de Bancos de Capacitores (PABC) em redes de distribuição radiais trifásicas, considerando os fenômenos da ressonância harmônicas devidos a presença de cargas não-lineares. A abordagem multiobjetivo permite ao usuário escolher entre uma gama de soluções a que mais se adequa às suas necessidades. Os resultados evidenciaram grande relevância da análise da distorção harmônica e do índice de ressonância, em conjunto, para a obtenção de soluções otimizadas para o PABC, de forma a elevar a qualidade da energia entregue ao consumidor e a vida útil dos equipamentos que constituem a rede de distribuição. / The changes the electric sector has undergone over the last decades have imposed new challenges to the utility companies, which have driven researches for improvements in the distribution system without giving up the optimal use of resources. The adequacy to sector regulations, constant search for reduction in losses, increasing demand and the insertion of new paradigms, such as distributed generation, have been widely studied topics. The use of properly allocated Capacitor Banks has long been one of the main strategies used to maintain electrical variables such as voltage, power factor and feeder loading within the appropriate levels. On the other hand, the increasing presence of harmonics in the network adds limitations to this strategy. In this context, this work proposes the use of NSGA-II, a multiobjective metaheuristic, in solving the Problem of Capacitor Banks Allocation in three-phase radial distribution networks, considering harmonic resonance phenomena due to the presence of nonlinear loads. The multiobjective approach allows the user to choose from a range of solutions, one that best suits their needs. The results showed great relevance of harmonic distortion and resonance index analysis to obtain optimized solutions for the allocation problem, allowing increased quality of the energy delivered to the consumer and lifespan of the equipments that constitute the distribution network.

Made available in DSpace on 2015-04-14T14:13:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 320738.pdf: 1815896 bytes, checksum: de3e412617373132c9c321f56f54fcc6 (MD5) Previous issue date: 2004-03-19 / Esta disserta??o apresenta uma investiga??o realizada na PUCRS, entre abril de 2002 e dezembro de 2003, envolvendo a viabilidade da utiliza??o de resistores e capacitores feitos de grafite deposto sobre papel, cartolina e pl?stico, como experimenta??o auxiliar ? aprendizagem de eletricidade no ensino m?dio, especificamente em rela??o aos conte?dos de resistividade, c?lculo de resist?ncia equivalente de associa??es s?rie e paralelo de resistores e capacitores, depend?ncia da capacit?ncia com a ?rea, com a dist?ncia entre as placas e com o formato das placas, al?m de capacitores cil?ndricos formados por placas enroladas. A t?cnica de baixo custo resultante desse desenvolvimento permite ao estudante manipular ludicamente vari?veis envolvidas na defini??o de resist?ncia e capacit?ncia el?trica, al?m de permitir-lhe criar e modificar livremente associa??es de resistores e capacitores, utilizando unicamente um mult?metro com fun??o para capac?metro, papel e l?pis tipo 6B. Esta t?cnica tamb?m apresenta grande potencial para acelerar o processo de compreens?o e aprendizagem desses conte?dos porque ? agrad?vel, simples, barata e promove o engajamento e a livre participa??o de todos os alunos

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Tecnologias Química e Biológica, 2016. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2016-05-12T13:22:09Z No. of bitstreams: 1 2016_CleitonLopesCarvalho.pdf: 2587756 bytes, checksum: 806dd77cb3ed9832a141875e283b480b (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-05-23T16:49:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_CleitonLopesCarvalho.pdf: 2587756 bytes, checksum: 806dd77cb3ed9832a141875e283b480b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-23T16:49:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_CleitonLopesCarvalho.pdf: 2587756 bytes, checksum: 806dd77cb3ed9832a141875e283b480b (MD5) / Nesse trabalho, foram investigadas a estrutura e as propriedades eletroquímicas de filmes ultrafinos de polianilina (PANI), óxido de grafeno (OG) e óxido de grafeno reduzido (RGO), com o objetivo de desenvolver capacitores eletroquímicos. Para tanto, o OG foi preparado pela esfoliação oxidativa do grafite segundo o método de Hummers e Offemann. O RGO foi obtido por redução química do OG com solução aquosa de hidrazina. Os nanocarbonos foram caracterizados por difratometria de raios X, espectroscopias de absorção UV-vis, micro-Raman e FT-IR, microscopia eletrônica de transmissão, medidas de potencial zeta e diâmetro hidrodinâmico. Os resultados mostram que OG e RGO foram satisfatoriamente obtidos, na forma de folhas individuais, contendo uma variedade de grupos oxigenados (álcool, alcóxido, ácido carboxílico), que podem ser formuladas como soluções coloidais com potencial zeta bastante negativo (OG: -57,3 mV e RGO: -60,3 mV). Os filmes ultrafinos foram depositados pela técnica de automontagem LbL sobre substratos de quartzo, vidro, microeletrodo interdigitado e vidro condutor (ITO) a partir das soluções de PANI dopada e desdopada (PANI-ES e PANI-EB, respectivamente). Nessa etapa, observa-se que os filmes com bicamadas de PANI-EB/OG e PANI-EB/RGO são formados predominantemente por ligação de hidrogênio entre seus componentes, com a massa de material adsorvido muito maior que aquela verificada em filmes de PANI-ES/OG, formados por atração eletrostática. Em todas as arquiteturas de filme, a massa de materiais adsorvidos apresenta uma dependência linear com o número de bicamadas depositadas Para a caracterização do comportamento elétrico foram realizadas medidas de resistência elétrica, espectroscopia de impedância elétrica e de condutividade pelo método van der Pauw. Quando a fase PANI-EB é convertida à PANI-ES, a condutividade dos filmes (PANI-EB/RGO)10 é de 0,5 S.cm-1. O comportamento eletroquímico foi estudado por voltametria cíclica (VC), impedância eletroquímica (IE) e crono potenciometria (CP). Nesses estudos, observa-se o caráter condutivo do filme quando dopado e regiões de transições redox da PANI com relativa estabilidade à degradação, assim como efeitos de polarização e acúmulo de cargas superficiais (PANI-EB, com eletrólito neutro). Em particular, o filme PANI-EB/RGO exibe um comportamento capacitivo e que pode ser operado sucessivamente durante mais de 200 ciclos de carga-descarga sem haver perda significativa da carga acumulada ao longo dos ciclos. A capacitância específica do filme, determinada com base num modelo de circuito equivalente, é 2795 μF.cm-2. Os espectros de impedância eletroquímica revelam um comportamento capacitivo não ideal, onde a difusão e a transferência das espécies eletroativas é dependente da frequência. _______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / In this work, the structure and eletrochemical properties of ultrathin films of polyaniline (PANI), graphene oxide (GO), and reduced graphene oxide (RGO) were investigated aiming the development of electrochemical capacitors. GO was prepared by oxidative exfoliation of graphite, while RGO was prepared by chemical reduction of GO with aqueous hydrazine. The nanocarbons were characterized by X ray diffraction, UV-vis absorption, micro-Raman and FTIR spectroscopies, transmission electron microscopy, and zeta potential and hydrodynamic diameter measurements. The results show that GO and RGO were satisfactory prepared as individual sheets possessing a variety of oxygenated groups (alcohol, alkoxide, carboxilic acid) and can be formulated as colloidal solutions displaying a highly negative zeta potential (GO: -57,3 mV and RGO: -60,3 mV) The ultrathin films were deposited by the layer-by-layer (LbL) technique onto quartz, glass, interdigitated microelectrodes and conducting glass (ITO) from doped and dedoped PANI solutions. In this step, it was verified that films with PANI-EB/GO and PANI-EB/RGO bilayers are mainly formed through hydrogen bonding between their components. The amount of adsorbed materials is greater in these films when compared to the PANI-ES/GO film produced through electrostatic interaction. In all film architectures, the amount of adsorbed materials displays a linear dependence on the number of film bilayers. When the PANI-EB phase is converted to PANI-ES, the electrical conductivity of the resulting PANI-EB/RGO film is about 0.5 S.cm-1. The electrochemical behavior of films in acidic media has a major faradaic component while in neutral media, the films essentially behave as capacitors. In particular, the PANI-EB/RGO film can be successively operated for more than 200 charge-discharge cycles without loss of accumulated charge. The film's specific capacitance, as determined from an equivalent circuit model, is 2795 μF.cm-2. The electrochemical impedance spectra reveals a non-ideal capacitive behavior, where the diffusion and transfer electroactive species is frequency-dependent.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-23T03:44:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 244797.pdf: 4988368 bytes, checksum: 153329d7a575fc508d0192b04854f007 (MD5) / Este trabalho apresenta o estudo de um conversor CA-CA com tensão eficaz de saída controlada e freqüência constante, destinado à aplicação em eletrodomésticos alimentados em tensões "bi-volt", e que utilizam acionamentos com motor de indução monofásico. Na escolha da topologia, foram levados em conta fatores como a faixa de operação do conversor (tensões de entrada e saída), potência do equipamento, o rendimento, o atendimento às normas de segurança, compatibilidade eletromagnética, qualidade de energia e, principalmente, o custo. Duas topologias de conversores CA-CA indiretos com capacitor de barramento da ordem dos F são escolhidas para um estudo das características peculiares e suas implicações. São analisadas formas adequadas de controlar as estruturas e uma delas é escolhida para implementação de um protótipo a fim de se comprovar os resultados teóricos. Um protótipo com potência de 500W e tensão de saída de 110V para uma carga R-L com fator de deslocamento superior a 0,6 é implementado, sendo alimentado em 110V e 220V. Toda a metodologia para o projeto é apresentada sequencialmente, desde o estágio de potência até os estágios de comando e controle, sendo os resultados experimentais comparados com os resultados teóricos, validando o estudo.

Esta tese trata do estudo experimental de fenômenos de transporte atômico e reação química em filmes ultra-finos dielétricos sobre Si. Esses dielétricos são materiais alternativos ao óxido de silício utilizado em dispositivos basedos na estrutura metal-óxido-semicondutor. Foram investigados os seguintes materiais: silicato e aluminato de háfnio, aluminato de lantânio e bicamada óxido de alumínio/ óxido de háfnio. O tema principal da investigação aqui descrita é a estabilidade destas estruturas frente à duas etapas críticas do processo de fabricação. A primeira é o tratamento térmico após deposição do filme, usualmente realizada à temperaturas entre 600 e 800 C. A segunda é a ativação de dopantes de fonte e dreno dos transistores à efeito de campo do tipo metal-óxido-semicondutor. Esta etapa é realizada a temperaturas ao redor de 1000 C, durante intervalos de tempo ao redor de 10 s. Para a produção destas estruturas foram utilizados diversos métodos, entre eles pulverização catódica reativa e deposição por camada atômica. Para a observação dos fenômenos induzidos por tratamentos térmico, foram usados diferentes métodos de caracterização, entre eles os de análises por espalhamento de íons de altas, médias e baixas energias, análise por reações nucleares ressonantes ou não ressonantes, espectroscopia de fotoelétrons, microscopia eletrônica de transmissão, determinação de características I×V e C×V e outras. Os resultados mostram que estas etapas críticas do processo de fabricação de dispositivos microeletrônicos avançados com dimensões nanoscópicas induzem transporte atômico de várias espécies e reações químicas nas interfaces dos dielétricos investigados e o substrato de Si. Muitas vezes isto acontece contrariando as expectativas formadas quando se considera apenas as energias de formação dos diferentes compostos. Esta tendência é fortemente modificada de acordo com a atmosfera em que é realizado o tratamento térmico (nitrogênio, oxigênio e suas misturas), bem como pela introdução de nitrogênio nos filmes. / This thesis reports on experimental investigation of atomic transport and chemical reaction phenomena in ultrathin dielectric films on Si. These materials are alternative to silicon oxide used in metal-oxide-semiconductors based devices. The dielectrics investigated were: hafnium silicate and aluminate, lanthanum aluminate, and aluminum oxide/hafnium oxide bilayers. The main aim of the investigation here reported is the stability of structures against two critical steps of the fabrication process. The first one is post-deposition annealing, usually performed at temperatures between 600 and 800 C. The second one is source and drain dopant activation of the fabricated metal-oxide-semiconductor field effect transistors, which is usually performed at temperatures around 1000 C for times around 10 s. The production of the structures was accomplished by different deposition methods, among them reactive sputtering and atomic layer deposition. The observation of the thermal stability induced phenomena was accomplished with different characterization methods, such as high, medium, and low energy ion scattering, narrow nuclear reaction profiling, photoelectron spectroscopy, atomic resolution electron microscopy, and I×V and C×V characteristics. The results showed that the critical fabrication steps of advanced, nanoscopic microelectronic devices lead to atomic transport of different species and interfacial chemical reactions in the dielectrics on Si. In many cases this is not in agreement with the expectations based only on the formation energy of the concerned compounds. This trend is strongly modified according to the annealing atmospheres (nitrogen, oxygen, and their mixtures) as well by the introduction of nitrogen in the films.

Esta tese trata do estudo experimental de fenômenos de transporte atômico e reação química em filmes ultra-finos dielétricos sobre Si. Esses dielétricos são materiais alternativos ao óxido de silício utilizado em dispositivos basedos na estrutura metal-óxido-semicondutor. Foram investigados os seguintes materiais: silicato e aluminato de háfnio, aluminato de lantânio e bicamada óxido de alumínio/ óxido de háfnio. O tema principal da investigação aqui descrita é a estabilidade destas estruturas frente à duas etapas críticas do processo de fabricação. A primeira é o tratamento térmico após deposição do filme, usualmente realizada à temperaturas entre 600 e 800 C. A segunda é a ativação de dopantes de fonte e dreno dos transistores à efeito de campo do tipo metal-óxido-semicondutor. Esta etapa é realizada a temperaturas ao redor de 1000 C, durante intervalos de tempo ao redor de 10 s. Para a produção destas estruturas foram utilizados diversos métodos, entre eles pulverização catódica reativa e deposição por camada atômica. Para a observação dos fenômenos induzidos por tratamentos térmico, foram usados diferentes métodos de caracterização, entre eles os de análises por espalhamento de íons de altas, médias e baixas energias, análise por reações nucleares ressonantes ou não ressonantes, espectroscopia de fotoelétrons, microscopia eletrônica de transmissão, determinação de características I×V e C×V e outras. Os resultados mostram que estas etapas críticas do processo de fabricação de dispositivos microeletrônicos avançados com dimensões nanoscópicas induzem transporte atômico de várias espécies e reações químicas nas interfaces dos dielétricos investigados e o substrato de Si. Muitas vezes isto acontece contrariando as expectativas formadas quando se considera apenas as energias de formação dos diferentes compostos. Esta tendência é fortemente modificada de acordo com a atmosfera em que é realizado o tratamento térmico (nitrogênio, oxigênio e suas misturas), bem como pela introdução de nitrogênio nos filmes. / This thesis reports on experimental investigation of atomic transport and chemical reaction phenomena in ultrathin dielectric films on Si. These materials are alternative to silicon oxide used in metal-oxide-semiconductors based devices. The dielectrics investigated were: hafnium silicate and aluminate, lanthanum aluminate, and aluminum oxide/hafnium oxide bilayers. The main aim of the investigation here reported is the stability of structures against two critical steps of the fabrication process. The first one is post-deposition annealing, usually performed at temperatures between 600 and 800 C. The second one is source and drain dopant activation of the fabricated metal-oxide-semiconductor field effect transistors, which is usually performed at temperatures around 1000 C for times around 10 s. The production of the structures was accomplished by different deposition methods, among them reactive sputtering and atomic layer deposition. The observation of the thermal stability induced phenomena was accomplished with different characterization methods, such as high, medium, and low energy ion scattering, narrow nuclear reaction profiling, photoelectron spectroscopy, atomic resolution electron microscopy, and I×V and C×V characteristics. The results showed that the critical fabrication steps of advanced, nanoscopic microelectronic devices lead to atomic transport of different species and interfacial chemical reactions in the dielectrics on Si. In many cases this is not in agreement with the expectations based only on the formation energy of the concerned compounds. This trend is strongly modified according to the annealing atmospheres (nitrogen, oxygen, and their mixtures) as well by the introduction of nitrogen in the films.

Esta tese trata do estudo experimental de fenômenos de transporte atômico e reação química em filmes ultra-finos dielétricos sobre Si. Esses dielétricos são materiais alternativos ao óxido de silício utilizado em dispositivos basedos na estrutura metal-óxido-semicondutor. Foram investigados os seguintes materiais: silicato e aluminato de háfnio, aluminato de lantânio e bicamada óxido de alumínio/ óxido de háfnio. O tema principal da investigação aqui descrita é a estabilidade destas estruturas frente à duas etapas críticas do processo de fabricação. A primeira é o tratamento térmico após deposição do filme, usualmente realizada à temperaturas entre 600 e 800 C. A segunda é a ativação de dopantes de fonte e dreno dos transistores à efeito de campo do tipo metal-óxido-semicondutor. Esta etapa é realizada a temperaturas ao redor de 1000 C, durante intervalos de tempo ao redor de 10 s. Para a produção destas estruturas foram utilizados diversos métodos, entre eles pulverização catódica reativa e deposição por camada atômica. Para a observação dos fenômenos induzidos por tratamentos térmico, foram usados diferentes métodos de caracterização, entre eles os de análises por espalhamento de íons de altas, médias e baixas energias, análise por reações nucleares ressonantes ou não ressonantes, espectroscopia de fotoelétrons, microscopia eletrônica de transmissão, determinação de características I×V e C×V e outras. Os resultados mostram que estas etapas críticas do processo de fabricação de dispositivos microeletrônicos avançados com dimensões nanoscópicas induzem transporte atômico de várias espécies e reações químicas nas interfaces dos dielétricos investigados e o substrato de Si. Muitas vezes isto acontece contrariando as expectativas formadas quando se considera apenas as energias de formação dos diferentes compostos. Esta tendência é fortemente modificada de acordo com a atmosfera em que é realizado o tratamento térmico (nitrogênio, oxigênio e suas misturas), bem como pela introdução de nitrogênio nos filmes. / This thesis reports on experimental investigation of atomic transport and chemical reaction phenomena in ultrathin dielectric films on Si. These materials are alternative to silicon oxide used in metal-oxide-semiconductors based devices. The dielectrics investigated were: hafnium silicate and aluminate, lanthanum aluminate, and aluminum oxide/hafnium oxide bilayers. The main aim of the investigation here reported is the stability of structures against two critical steps of the fabrication process. The first one is post-deposition annealing, usually performed at temperatures between 600 and 800 C. The second one is source and drain dopant activation of the fabricated metal-oxide-semiconductor field effect transistors, which is usually performed at temperatures around 1000 C for times around 10 s. The production of the structures was accomplished by different deposition methods, among them reactive sputtering and atomic layer deposition. The observation of the thermal stability induced phenomena was accomplished with different characterization methods, such as high, medium, and low energy ion scattering, narrow nuclear reaction profiling, photoelectron spectroscopy, atomic resolution electron microscopy, and I×V and C×V characteristics. The results showed that the critical fabrication steps of advanced, nanoscopic microelectronic devices lead to atomic transport of different species and interfacial chemical reactions in the dielectrics on Si. In many cases this is not in agreement with the expectations based only on the formation energy of the concerned compounds. This trend is strongly modified according to the annealing atmospheres (nitrogen, oxygen, and their mixtures) as well by the introduction of nitrogen in the films.