Orientador: Yoshikazo Ernesto Nagai / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-22T04:43:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Haga_MarioSusumo_D.pdf: 2032545 bytes, checksum: 0a5c77a63e74ed97a007ae9c1c7c4943 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Avanços recentes no processo CVD (chemical vapor deposition) para a deposição de diamante e de DLC (diamond-like carbon), à baixa pressão, têm atraído para este campo muitos pesquisadores dos meios acadêmicos e industriais. As propriedades físicas e quimicas excepcionais tornam estes materiais muito estratégicos para aplicações científicas e tecnológicas. No presente trabalho de Tese, o método de chama oxi-acetilênica tem sido aplicado para depositar filmes de diamente policristalino e de DLC. Amostra típica de diamante auto-sustentado tem sido obtido em deposições sobre substrato de TiN a 800 ºC, usando um sistema de refrigeração à água e com queimadores com gases pré-misturados. A razão O2/C2H2 foi definida em torno de 0,9 com fluxo de oxigênio 670 sccm para deposições por cerca de três horas. O filme espesso destacado do substrato, foi caracterizado por difração de raios-X em uma nova metodologia para matrizes de materiais amorfos com diferentes densidades de partículas de diamante. A varredura do estreito feixe de raio-X é procedida ponto a ponto, ao longo do diâmetro da amostra / Abstract: Recent advances in the CVD (chemical vapor deposition) process for low pressure deposition of the diamond and od the DLC (diamond-like carbon) have attracted many researches into this field in academic and industrial laboratories. The unusual physical and chemical properties of these materials make them highly desirable for scientific and technological applications. In this thesis work the oxy-acetylene flame method has been applied to grow diamond and DLC films. A typical diamond self-standing sample has been deposited on TiN substrate at 800º C, using a water coolef nozzle with pre-mixed gases. The ratio O2/C2H2 was held at 0,9 and oxygen flux of 670 sccm for about three hours. The detached thick film has been characterized by X-ray diffraction in a novel methodology as applied to diamond particles embedded in an amorphous matrix. A thin S-ray beam has been scanned point by point along a diameter of the sample. In this way the amount of crystaline phase has been mapped and quantified relatively to the amorphous phase / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientador: Vitor Baranauskas / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-25T18:33:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AlvaradoAlcocer_JuanCarlos_D.pdf: 6120849 bytes, checksum: 3095654638bfd5f26fceb6133d675056 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: Devido à complexidade envolvida nos processos de deposição quimica a partir da fase vapor (CVD) do diamante o desenvolvimento de reatores de CVD requer a utilização de modelamentos computacionais adequados. Estes modelos são de difícil implementação pois necessitam incluir os fenômenos de transporte de massa e as reações químicas envolvidas, o que requer a solução de um enorme conjunto de equações diferenciais parciais. Nesta tese é apresentado um protótipo de simulador de CVD e sua aplicação na simulação do processo de crescimento de diamante em um reator de filamento quente. O software inclui um bloco onde se efetuam por meio da técnica de fluxo e vorticidade a solução bi-dimensional das equações diferenciais por diferenças finitas. A interface com o usuário foi implementada utilizando o ambiente de programação DELPHI (Microsoft), de modo a permitir ao usuário, interativamente, estabelecer os perfis de temperatura, concentração dos reagentes e taxa de crescimento / Abstract: Owing to the complexity involved in the processes of chemical vapor deposition (CVD) the development of CVD reactors for diamond growth requires the use of appropriate computer modelling. Such models need to treat mass transport and the chemical reactions, which occur in the reactor, the solution of an enormous number of partial differential equations. In this thesis a prototype of a CVD computer simulator is presented and applied to the calculation of the process of diamond growth in a hot-filament CVD reactor. The software includes a kernel where the equations are solved by the flow and vorticity technique using finite differences. The interface with the user was implemented using the DELPHI Programming environment (Microsoft) to allow to the user to evaluate the temperature profiles, reactant concentrations and growth rate / Doutorado / Doutor em Engenharia Elétrica

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:43:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 323512.pdf: 2713357 bytes, checksum: 16b46e0bf66a132189a308e6e9b561c5 (MD5) Previous issue date: 2013

Orientador: Cesar Jose Bonjuani Pagan / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-23T14:46:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 NavarrodaCruz_DaniellaMariaFlorenzano_M.pdf: 6111367 bytes, checksum: 020f8faa113a083679dea2f3b1086b0a (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: O emprego de filmes de diamante em dispositivos semicondutores promete um avanço tecnológico significativo na Industria de Eletrônica. Sua combinação única de propriedades, que supera a dos semicondutores utilizados atualmente, possibilita uma maior integração e velocidade de operação em circuitos feitos desse material. Nosso plano de trabalho consiste no crescimento de um monocristal de diamante depositado em um substrato de outro material. Forma mais útil do diamante na área de eletrônica. Para tal, propomos um método híbrido empregando, simultaneamente, filamento quente e laser. O filamento-quente responsável pela dissociação das espécies gasosas produz hidrogênio atômico e radicais precursores do diamante. O laser, utilizando para o aquecimento do substrato, favorece o crescimento do cristal em um área limitado por temperatura. No método proposto, o feixe laser passa por uma óptica de focalização de forma a atingir o substrato com um diâmetro de alguns micro ¿ correspondente aproximadamente ao diâmetro de um núcleo de diamante. O reator foi projetado de maneira a permitir a entrada da radiação laser sem a necessidade de um sistema óptico complexo. Para manter a temperatura necessária ao crescimento do cristal apenas na região de interesse o porta substrato foi confeccionado de material bom condutor térmico cujo interior passa um fluxo de água que transporta o calor para fora do sistema ... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The use of diamond films for semiconductor devices promises a technological advance in Electronic Industry. It¿s unique combination of properties which overcome that of those semiconductors used nowadays allows a better integration and seed operation in circuits of this particular material. The subject of our Theses is about the growth of a single-crystal diamond on a non diamond substrate, the most useful form of diamond for the electronic field. Thus, we have proposed a hybrid method using, simultaneously, hot-filament and laser. The role of the hot-filament in to dissociate the inlet gas mixture. As a result, atomic hydrogen and diamond precursors radical, are found. A laser is used to heat the substrate, helping the crystal growth in a temperature limited area. For the proposed method, the laser beam passes though an optical system, focusing the substrate within an area of 5 to 10 microns in diameter, which is similar to a diamond nucleus. The chamber has been developed in order to permit the radiation inlet with no need of a complex optical system. To keep the desire temperature for the crystal growth, at the corresponding area, the sample mount has been made of a good heat conductor which allows a water flow into its interior, taking the heat away. So, it provides a temperature gradient, causing the desired effect ... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Teófilo Miguel de Souza / Coorientador: José Renato de Oliveira / Banca: Leide Lili Gonçalves da Silva Kostov / Banca: José Feliciano Adami / Banca: Geraldo Lúcio Tiago Filho / Banca: Ederaldo Godoy Júnior / Resumo: A escassez de água potável vem impulsionando diversas pesquisas ao redor do mundo, por este ser um elemento vital e por sua obtenção envolver um grande paradigma, afinal não há efetivamente produção de água, o que existe é uma mudança de estado físico por meio do ciclo hidrológico. É preciso trazer segurança ao abastecimento sem abrir mão do caráter sustentável, utilizando materiais de baixo impacto ambiental associando-os a fontes renováveis de energia para seu funcionamento. Neste sentido, o presente estudo consiste na busca de melhorias de um condensador de vapor atmosférico, utilizando para tal, filmes finos de diamante como trocador de calor. Como este material apresenta condutividade térmica maior que a do cobre e do alumínio, visa-se agregar eficiência energética ao sistema. Dentre os procedimentos tomados identificou-se que o substrato de Silício do tipo P-Boro (111) foi o mais adequado para o crescimento dos filmes, obteve-se diferentes espessuras para comparação de desempenho no condensador e verificou-se a viabilidade técnica da proposta, pois foi possível realizar condensação utilizando o filme de diamante. De maneira geral, não há produção de condensado em umidades relativas inferiores a 50%. A partir de umidades superiores a 80 %, a amostra mais eficiente, no quesito produção de condensado, é a amostra de 4 h de deposição, que atinge o índice de 6 L.h-1.m². O custo ainda se mostra maior se comparado ao cobre e ao alumínio, de qualquer maneira o processo de conde... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The shortage of drinking water has been driving several researches around the world, because its obtaining involves a great paradigm, after all there is no effective production of water, but there is a change of physical state through the hydrological cycle. It is necessary to bring security to the supply without abandoning the sustainable character, using materials of low environmental impact associating them with renewable sources of energy for its operation. In this sense, the present study consists in the search for improvements of an atmospheric vapor condenser, using thin films of diamond as heat exchanger. As this material has higher thermal conductivity than copper and aluminum, it is aimed to add energy efficiency to the system. Among the procedures taken it was found that P-Boron type silicon substrate (111) was the most suitable for the growth of the films, different thicknesses were obtained for the comparison of performance in the condenser and the technical feasibility of the proposal was verified, because it was possible to perform condensation using the diamond film. In general, there is no condensate production at relative humidity of less than 50%. From the humidities more than 80%, the most efficient sample, in the case of condensate production, is the sample of 4 h deposition, which reaches the index of 6 L.h-1 .m². The cost is still unfeasible compared to copper and aluminum, however, the vapor condensation process is an alternative source of supply in places where it is scarce, such as in oil platforms in the arid region of the Brazilian Northeast / Doutor

Orientador: Vitor Baranauskas / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-10T13:04:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pinto_MarcioAugustoSampaio_M.pdf: 3334021 bytes, checksum: e3031df53e18ad072ffc8cbe1486889f (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Apresentamos neste trabalho o desenvolvimento de filmes de diamante crescidos com adição de enxofre. Foram crescidos por deposição química a partir da fase vapor (diamante CVD) utilizando reatores do tipo filamento quente. Para a obtenção de diamante com condução do tipo-n, diluímos diferentes concentrações de dissulfeto de carbono (CS2) em etanol, cujo vapor foi arrastado para o reator pelo hidrogênio. Isto foi feito, pois o enxofre pode agir como doador em diamante. A espectroscopia Raman mostrou a boa qualidade dos filmes de diamante crescidos mesmo com o aumento da concentração de CS2. Ocorreu o deslocamento do pico do diamante indicando que houve um aumento médio nos comprimentos das ligações detectadas nas amostras, possivelmente devido à expansão da rede do diamante pela incorporação do enxofre. As imagens revelam uma perda da cristalinidade das amostras intermediárias e o ótimo facetamento das amostras iniciais e finais (baixa e alta concentração de CS2). Medidas elétricas pela sonda de quatro pontas revelaram que quanto mais o CS2 era adicionado, mais a resistividade dos filmes produzidos diminuía e que depois voltou a subir nas últimas amostras. Ao tratar as amostras com ácidos nítrico e sulfúrico para fazer medidas por efeito Hall, elas se tornaram isolantes. Esse fato revela que o banho removeu o material condutor e que pode ser devido à dopagem com enxofre nas áreas superficiais e intergranulares dos filmes. Medidas por efeito Hall de amostras que foram crescidas ao mesmo tempo das amostras tratadas pelo banho, mas sem passar por ele, apresentaram uma condução do tipo-p devido aos buracos, da mesma forma que as amostras relatadas em artigos na literatura em que não houve contaminação com boro, seja ela involuntária ou voluntária. Apresentaram também alta densidade de portadores e uma mobilidade razoável. A incorporação do enxofre no filme de diamante foi confirmada por medidas de XRF e de PIXE. O aumento do enxofre incorporado no filme não foi proporcional às crescentes concentrações de CS2. Isto sugere que nem todo átomo de enxofre é eletricamente ativo, isto é, nem todo enxofre age como um dopante nos filmes de diamante. Estudos recentes revelam que a presença do boro nas dopagens com enxofre têm sido decisiva na obtenção de diamante do tipo-n / Abstract: We present in this work the development of grown diamond films with sulphur addition. They had been grown by chemical deposition from the vapor phase (diamond CVD) using reactors of the type hot filament. For the diamond attainment with conduction of the n-type, we diluted different concentrations of carbon disulfide (CS2) in ethyl alcohol, whose vapor was dragged into reactor by hydrogen. This was done, due to the fact that sulphur can act as a donor in diamond. The Raman spectroscopy showed exactly the good quality of the grown diamond films with the increase of the CS2 concentration. The displacement of the peak of the diamond occurred indicating that it had an average increase in the lengths of the linkings detected in the samples, possibly due to the expansion of the lattice of the diamond for the incorporation of sulphur. The images presented to a loss of the crystallinity of the intermediate samples and the excellent good crystalline facets of the initial and final samples (low and high concentration of CS2). The electric measures in four-point probe methods showed that the higher the concentration of CS2 the lower the resistivity of the produced films was, and afterwards, it went up again in the last samples. When treating the samples with nitric and sulphuric acids to make the measures for Hall effect, they had become insulators. This fact discloses that the bath removed the conducting material and that can be due to doping with sulphur in the surface and intergrain areas of the films. The Hall effect measures of the samples that had been grown at the same time of the samples treated for the bath, but without being through it, presented a conduction of the p-type due to the holes, in the same way that the samples described in articles in literature where they did not have contamination with boron, either involuntary or voluntary. They had also presented high density of carriers and a reasonable mobility. The incorporation of sulphur in the diamond film was confirmed by measures of XRF and PIXE. The increase of sulphur incorporated in the film was not proportional to the increasing concentrations of CS2. This suggests that nor all sulphur atom is electrically active, that is, not every sulphur acts as a dopant in the diamond films. Recent studies have disclosed that the presence of boron in the doping with sulphur has been decisive in the diamond attainment of the n-type / Mestrado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Vitor Baranauskas / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-11T10:03:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Roos_Mathias_M.pdf: 4816472 bytes, checksum: 51a357faa29ccbd01723b1d6ca5abf27 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Na primeira parte deste trabalho amostras de diamante poli-cristalino dopado com boro foram crescidas por deposição química a vapor assistida por filamento quente. As características de emissão de campo foram investigadas. A dopagem (NB) em amostras diferentes foi variada pelo controle da concentração B/C no fluxo de gases durante o processo de crescimento. Os campos limiares (Eth) para emissão de campo foram medidos e relacionados com as concentrações B/C usadas. Assim, a influência das bordas entre os grãos, a dopagem e a morfologia da superfície na emissão de campo foram investigadas. A saturação da dopagem foi observada para altas concentrações B/C. O transporte de cargas através das bordas entre os grãos e as propriedades locais de emissão na superfície foram modeladas por dois mecanismos que afetam a emissão de campo. Correntes de emissão de 500 nA·cm-2 foram obtidas para campos elétricos de 8 V·µm-1. Na segunda parte desta tese, a construção de um novo sistema de ultra alto vácuo (UHV) para realizar medições de emissão de campo é descrita. A construção inclui o projeto integral de uma câmara de UHV com sistema de bombas, conjunto de manipuladores, suportes mecânicos e a infraestrutura do laboratório / Abstract: In the first part of this thesis, the study of field emission properties of hot filament chemical vapor deposited boron doped polycrystalline diamond is described. The doping level (NB) of different samples was varied controlling the B/C concentration in the gas feed during the growth processes. The threshold field (Eth) for electron emission in dependence on different B/C concentrations was measured and the influence of grain boundaries, doping level and surface morphology on the field emission properties was investigated. For high B/C ratios doping saturation was observed. Carrier transport through conductive grains and local emission properties of surface sites figured out to be two independent limiting effects on field emission. Emitter currents of 500 nA·cm-2 were obtained using electric fields less than 8 V·µm-1. In the second part the construction of a new UHV system for field emission measurements is described, including the complete project of a UHV chamber with pump system, manipulators and sample transfer system, mechanical supports and the infrastructural requirements of the laboratory / Mestrado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Vitor Baranauskas / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-12T10:05:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Zanin_HudsonGiovani_M.pdf: 3301666 bytes, checksum: 22536873a4dfcbe671296b78145e6dda (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Foi projetado e construído um reator para sintetização de filmes diamantíferos tubulares, por processo de deposição química a partir da fase vapor assistido por filamentos quentes (também conhecido como processo HFCVD - "Hot Filament assisted Chemical Vapor Deposition"). Obtiveram-se filmes de alta homogeneidade com a manutenção do substrato em rotação durante o crescimento. O torque para a rotação ocorre por acoplamento magnético de ímãs posicionados no suporte do substrato e ímãs montados em sistema externo ao reator, mantidos em rotação por um pequeno motor elétrico. Os materiais usados como substratos poderão ter secção de corte transversal circular, quadrada, triangular ou outra qualquer. No caso dos substratos serem ocos (caso mais comum) a temperatura é medida no interior do substrato durante o crescimento, sendo útil para determinar o tipo de material diamantífero que se pretende sintetizar: diamante, DLC (Diamond Like Carbon), carbono amorfo, diamante micro e nanocristalino, etc. São apresentados resultados de crescimento de filmes sobre tubos cilíndricos de quartzo e análise dos mesmos por microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia Raman. / Abstract: A hot-filament chemical vapor deposition system was designed and built to grow diamond thin films. This system fed with ethanol highly diluted in hydrogen was employed to deposited diamond layers onto quartz tubes with diameters of 6 mm and length of 10 cm. High uniformity microcrystalline diamond films were obtained thanks the maintenance of the substrate in rotation during growth process. The rotation of the substrate was carried out by magnetic coupling of magnets positioned into support of the substrate and magnets mounted in the system held in rotation by a small electric motor outside of the reactor. The temperature of the substrates was measured inside of them during the growth process. The control of the temperature is useful to determine the type of material that is intended to synthesize: micro and nanodiamond, Diamond Like Carbon (DLC), amorphous carbon and so on. This work presents the results of these growths and their characterization by scanning electron microscopy and Raman spectroscopy. / Mestrado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Vitor Baranauskas / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-25T01:27:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Chang_DahgeChiadin_D.pdf: 9826585 bytes, checksum: 5734a3b6b43a08b7eb8b54729d1abb13 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: Foi realizado um estudo de caracterização do silício poroso luminescente feito por corrosão eletroquímica visando sua cobertura com diamante. Foram utilizados eletrólitos com misturas de HF/H2O e de HF/C2H5OH/H2O em diferentes proporções, diferentes tempos de corrosão e com densidades de corrente entre 10 mA.cm-2 a 30 mA.cm-2. A morfologia do silício poroso foi analisada por microscopia de força atômica dentro do próprio meio líquido para estudo quantitativo da variação da porosidade com os parâmetros da anodização. Os filmes de silício poroso foram recobertos com diamante depositado em diferentes temperaturas e tempos. Observamos que a estrutura de silício poroso/diamante apresenta luminescência na temperatura ambiente mas não pudemos identificar se a forma gausssiana da luminescência é devida ao silício poroso ou ao diamante / Abstract: A study of the properties of anodically etched porous silicon was made prior to and following its coating with diamond. Mixtures of HF/H2O and of HF/C2H5OH/H2O were used as electrolytes in different proportions, for different corrosion times and with current densities in the range of 10 mA.cm-2 to 30 mA.cm-2. The porous silicon morphology was analyzed in-situ (liquid-phase) by atomic force microscopy to study of the variation of the porosity with the anodization parameters. The porous silicon films were covered with diamond deposited at different temperatures and times. It was observed that the porous silicon/diamond structure presents room temperature photoluminescence but it was not possible to determine whether the gausssian shape of the luminescence spectra was due to the porous silicon or to the diamond coating / Doutorado / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Rezende Gomes dos Santos / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-25T19:40:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Amstalden_JoaoFidelis_D.pdf: 10045945 bytes, checksum: 850c3aa4262719006b49b11b99416781 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: O objetivo principal do trabalho foi o desenvolvimento de um modelo de simulação de reações químicas na fase gasosa e de interface gás/superfície, para tanto foram estudados alguns modelos matemáticos utilizados na simulação de fluxos de fluidos e de reações químicas. Essas reações são comuns em uma série de processos de tratamentos tecnoquímicos como por exemplo cementação, nitretação e CVD (deposição química a partir da fase vapor). O modelo desenvolvido enfatiza as chamadas soluções baseadas nos métodos de Monte Carlo, mais precisamente nos modelos que utilizam a cinemática molecular (distribuição de Maxwell), conhecidos como DSMC (Direct Simulation Monte Carlo). Um grande número de publicações sugere esse método como uma potente ferramenta para o estudo da cinemática gasosa em sistemas que apresentam um estado de não equilíbrio técnico e químico, assim como sua aplicação na interação entre atmosfera gasosa e superfícies sólidas. Tal método é particularmente útil nos casos de simulação de sistemas transientes nos quais diversas espécies moleculares estão presentes na composição da atmosfera e na superfície. O modelo desenvolvido foi aplicado na simulação de processo de deposição de filmes de diamantes através da técnica CVD / Abstract: The research concems to the deveJopment of a seJf consistent simuJation model based on Monte Cado methocl able to simulate gas-solid interaction with special application to thin film growth processes. This kind of gas-solid interaction problems are common in a wide range of manufacturing processes such as carburizing and CVD. The chemical reactions in the gas phase, and the chemical reactions at the solid surface are simulated by the DSMC (Direct Simulation Monte Carlo) method. The simulations are performed by assuming different concentration of molecular species in the gas atmosphere and surface. The surface is assumed to be in non equilibrium temperature with the gas temperature. The results provide profiles of the gas composition in the working temperature and the profile of the film grown on the surface, under non-equilibrium conditions, along the simulation time. Comparisons have been made with models characterized by another approach, in order to test the mathematical model / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica