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. / We present mechanisms of formation and thermal degradation of thin films (thickness about 10 nm) of different dielectrics on monocrystalline silicon substrate. Having in sight the application of such structures in MOSFETs (metal-oxidesemiconductor field effect transistors), we studied the standard silicon oxide (SiO2 ), its current substitutes silicon oxynitrides (SiO xNy) and the possible future substitute aluminum oxide (Al 203 ). The experimental results in this thesis are based on preparation techniques involving isotopic substitution and on physical characterization with ion beams (nuclear reaction analysis) or X-rays (photoelectron spectroscopy). We have observed that: (a) silicon atoms do not present long range diffusion (more than 2 nm) during the growth of SiO 2 by thermal oxidation of silicon in 02 ; (b) hyperthermal nitridation can yield silicon oxynitride thin films with up to ten times more nitrogen than the resulting from conventional thermal processing, and this nitrogen tends to accumulate at the SiO xNy/Si interface (c) oxygen, aluminum, and silicon atoms migrate and promote chemical reactions during thermal annealing of Al203/Si02/Si structures in the presence of 02 . A diffusion-reaction model was developed based on these results. In the future, this model may lead to optimal thermal processing conditions for Al 203 films on silicon to be used in MOSFET fabrication.

Após quatro décadas de sucesso do SiO2 (e SiOxNy), as novas gerações de Transistores de Efeito de Campo Metal-Óxido-Semicondutor utilizarão dielétricos de porta de materiais alternativos, dentre os quais se destacam o óxido (HfO2) e os silicatos de háfnio (HfSixOy). Para implementar esses novos dielétricos, é crucial controlar seus defeitos, em particular aqueles relacionados a hidrogênio, que é um elemento químico onipresente e que influencia as características elétricas dos transistores. Nesse contexto, esta Tese investiga a físico-química do hidrogênio em filmes de HfO2 e HfSixOy (2,5–73 nm) depositados sobre silício. Tratamentos térmicos, substituição isotópica, Análise por Reação Nuclear e Espectroscopia de Fotoelétrons Induzidos por Raios-X são algumas das técnicas que foram utilizadas. Observouse que as superfícies dos filmes de HfO2 são particularmente reativas, incorporando H com tratamentos em H2 a 400–600 °C e formando hidroxilas de superfície por exposição a vapor de água à temperatura ambiente. Além disso, no volume dos filmes de HfO2 e HfSixOy foram detectados 1021–1022 H cm-3 (comparados a 1018–1019 H cm-3 no volume de SiO2 crescido sobre Si) cujas origens são os precursores metalorgânicos das deposições por vapor químico, H residual da deposição por sputtering ou absorção de vapor de água. Pelo menos parte desse H no volume do HfO2 e do HfSixOy foi atribuída a hidroxilas, que são parcialmente removidas com tratamento em H2 a 500–600 °C. No caso particular das interações com vapor de água, observou-se que espécies derivadas da água difundem através do HfO2 a temperatura ambiente. Absorção de água no volume dos filmes só foi observada para HfO2 com regiões amorfas ou para HfO2 cristalizado do qual O fora previamente removido. Além disso, em filmes de HfSixOy, foi estabelecida uma relação entre incorporação de H e pré-existência de deficiência de O. Essa relação também foi explorada por cálculos de primeiros princípios, os quais mostraram que vacâncias de O em HfSixOy capturam átomos de H exotermicamente, embasando a relação entre incorporação de H e deficiência de O que fora observada experimentalmente. / After four successful decades employing SiO2 (and SiOxNy), new generations of Metal- Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors will employ gate dielectrics of alternative materials, among which hafnium oxide (HfO2) and hafnium silicates (HfSixOy) are prominent. In order to implement these novel gate dielectrics, it is crucial to control their defects, particularly those related to hydrogen, which is a ubiquitous chemical element and influences the transistors electrical characteristics. In this scenario, this Thesis investigates the physical chemistry of hydrogen in HfO2 and HfSixOy films (2.5–73 nm thick) deposited on silicon. Thermal treatments, isotopic substitution, Nuclear Reaction Analysis, and X-Ray Photoelectron Spectroscopy are a few techniques that were employed. It was observed that HfO2 film surfaces are particularly reactive, incorporating H by annealing in H2 at 400– 600 °C and forming surface hydroxyls by exposing to water vapor at room temperature. Moreover, 1021–1022 H cm-3 were detected in bulk regions of the HfO2 and HfSixOy films (compared with 1018–1019 H cm-3 in bulk regions of SiO2 grown on Si). The origins of this H are the metalorganic precursors from the chemical vapor depositions, residual H from the sputtering deposition, or water vapor absorption. At least part of this H in bulk regions of HfO2 and HfSixOy was assigned to hydroxyls, which are partially removed by annealing in H2 at 500–600 °C. Particularly in the case of water vapor interactions, it was observed that waterderived species diffuse through HfO2 at room temperature. Water absorption in bulk regions of the films was only observed for HfO2 with amorphous regions or for crystallized HfO2 from where O had been previously removed. In addition, in HfSixOy films a relation between H incorporation and pre-existent O deficiency was established. This relation was further explored by first-principles calculations, which showed that oxygen vacancies in HfSixOy exothermically trap H atoms, supporting the relation between H incorporation and O deficiency that had been experimentally observed.

Esse trabalho estuda a estabilidade térmica e o transporte atômico em filmes dielétricos de HfSiO e HfSiON depositados por sputtering reativo sobre c-Si. Esses materiais possuem alta constante dielétrica (high- ) e são candidatos a substituir o óxido de silício como dielétrico de porta em dispositivos do tipo transistor de efeito de campo metal-óxido-semicondutor (MOSFETs). Esses filmes foram submetidos a diferentes seqüências de tratamentos térmicos em atmosferas inerte e de O2, e foram caracterizados através de análises de feixe de íons e espectroscopia de fotoelétrons induzidos por raios-X (XPS). Nesse estudo foi observado que a incorporação de oxigênio se dá através da troca com N ou O previamente existente nos filmes. Em filmes de aproximadamente 50 nm de espessura foi observado que a presença do N limita a difusão de oxigênio de forma que a frente de incorporação avança em direção ao interior do filme com o aumento do tempo de tratamento, enquanto nos filmes de HfSiO/Si o oxigênio é incorporado ao longo de todo o filme, mesmo para o tempo mais curto de tratamento. Diferentemente de outros materiais high- estudados, não foi possível observar migração de Si do substrato em direção a superfície dos filmes de HfSiON/Si com aproximadamente 2,5 nm de espessura. Os resultados obtidos nesse trabalho mostram que filmes de HfSiON/Si são mais estáveis termicamente quando comparados com outros filmes dielétricos depositados sobre Si anteriormente estudados, mas antes que ele se torne o dielético de porta é ainda necessário que se controle a difusão de N em direção ao substrato como observado nesse trabalho.

As estruturas metal-óxido-semicondutor (MOS) são o coração dos transistores de efeito de campo. O estudo e caracterização físico-química desses dispositivos foram a chave para o avanço da tecnologia do Si na indústria microeletrônica. Hoje, a ciência busca novos materiais para a produção de dispositivos de alta mobilidade. Um dos materiais visados é o Ge, pois apresenta mobilidade de cargas superior ao Si (duas vezes para elétrons e quatro vezes para lacunas). Porém, a interface Ge/GeO2 é de natureza reativa, limitando seu uso na construção de tais dispositivos. Muitos esforços têm sido feitos para superar as limitações. Entre eles, encontram-se a passivação da superfície do Ge a partir de solução aquosa de (NH4)2S, previamente a deposição do dielétrico. Outra etapa do processamento desse material na indústria a ser investigada são os tratamentos térmicos posteriores à deposição: a caracterização de estruturas MOS de Pt/HfO2/Ge submetidas a tratamentos térmicos levaram a melhoria das propriedades elétricas. Nesse sentido, o trabalho tem como objetivos investigar o papel da passivação sulfídrica em estruturas dielétrico/Ge e a influência do eletrodo de Pt nas estruturas Pt/HfO2/Ge quando submetidas a tratamentos térmicos. / The heart of field effect transistors is the metal-oxide-semiconductor (MOS) structure. Physico-chemical characterization of the materials employed in such structures enabled the development of Si technology. Nowadays, in order to build high mobility devices, new material are needed. Ge is an alternative material, since its carrier mobilities are higher than those of Si (almost two times for electrons and four times higher for holes). However, the GeO2/Ge interface is not thermally stable, which is a problem for its use on electronic devices. Many attempts to enhance this stability were already investigated. Among them, sulfur passivation of the Ge surface was employed using (NH4)2S aqueous solution prior to the deposition of dielectric layers. Another important step in the fabrication of MOS structures is post-deposition annealing. Pt/HfO2/Ge MOS structures presented improved electrical characteristics following post deposition annealing. The main objectives of this work are to investigate the role of sulfur passivation on dielectric/Ge structures and the influence of Pt electrode in Pt/HfO2/Ge structures submitted to post deposition annealing.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / With the recent advances in telecommunications industry in antenna area itâs increasingly required the development of ceramic materials which have high values of permittivity dielectric, low dielectric loss and a good thermal stability. Dielectric ceramics of CaCu3Ti4O12 are candidates as high values of permittivity dielectric materials and have been studied extensively. Nowadays ceramics offer materials several significant advantages in relation to others since present low production cost for electronic devices that operate of radio and microwave frequency, as well as being low weight materials, stable with temperature and extremely amenable to miniaturization. Sample preparation for structural analysis and dielectric, had the addition of CaCu3Ti4O12 to the phase MgTiO3 calcined in ratios of 4.0; 6.0; 8.0; 10.0 and 12.0 % by mass. The X-ray diffraction was important for the structural characterization of the obtained composite. The morphology of the samples was observed by Scanning Electron Microscopy (SEM). The dielectric characterization of radio frequency spectroscopy of impedance was performed which occurred two conductivity mechanisms for a sample. Models of dielectric relaxation approach the Cole-Cole and Havriliak-Negami type model. The experiments indicated that it is possible to obtain ceramic composites with good values of dielectric permittivity and low dielectric losses, resulting in scalebility and efficiency for devices designed to operate in those frequencies. Numerical simulation was performed with samples verifying good agreement with the experimental data. They studied the BiNbO4 phase doped with copper oxide and its possible applications in RF and Microwave. Addition of CaCu3Ti4O12 with MgTiO3 matrix contributed to the reduction of temperature coefficient of resonant frequency -39.25 ppm/ÂC to 9.62 ppm/ÂC, increased dielectric permittivity and dielectric loss. This thesis also presents a proposal for samples act as dielectric resonator antennas in the frequency range of 5.4 GHz to 6.1 GHz (C-band).The composites evaluated in this work has behaved properly as materials for use in microwave / Com os recentes avanÃos da indÃstria de telecomunicaÃÃes na Ãrea de antenas se faz cada vez mais necessÃrio o desenvolvimento de materiais cerÃmicos que apresentem altos valores de permissividade dielÃtrica, baixa perda dielÃtrica e uma boa estabilidade tÃrmica. CerÃmicas dielÃtricas CaCu3Ti4O12 sÃo candidatas como materiais de elevado valor de permissividade dielÃtrica e tÃm sido estudadas amplamente. Hoje as cerÃmicas oferecem vÃrias vantagens por apresentarem baixo custo de produÃÃo para dispositivos eletrÃnicos que operam em radiofrequÃncia e micro-ondas, alÃm de serem materiais de peso pequeno, estÃveis com a temperatura e extremamente passÃveis de miniaturizaÃÃo. A preparaÃÃo das amostras para anÃlise estrutural e dielÃtrica, teve a adiÃÃo de CaCu3Ti4O12 à fase MgTiO3 calcinada, em proporÃÃes de 4,0; 6,0; 8,0; 10,0 e 12,0 % em massa. A difraÃÃo de raios-X foi importante na caracterizaÃÃo estrutural dos compÃsitos obtidos. A morfologia das amostras foi estudada pela microscopia eletrÃnica de varredura (MEV). A caracterizaÃÃo dielÃtrica em rÃdio frequÃncia foi realizada por Espectroscopia de ImpedÃncia na qual se verificaram dois mecanismos de condutividade para uma das amostras analisadas. Os modelos de relaxaÃÃo dielÃtrica se aproximam do modelo do tipo Cole-Cole e Havriliak-Negami. Os experimentos realizados indicaram que à possÃvel obter compÃsitos cerÃmicos com bons valores de permissividade dielÃtrica e baixas perdas dielÃtricas, resultando em compactaÃÃo e eficiÃncia para dispositivos a serem projetados. SimulaÃÃo numÃrica foi realizada com as amostras verificando-se boa concordÃncia com os dados experimentais. Foram estudadas a fase BiNbO4 dopada com CuO e suas possÃveis aplicaÃÃes em radiofrequÃncia e micro-ondas. A AdiÃÃo de CaCu3Ti4O12 à matriz MgTiO3 contribuiu para a reduÃÃo do coeficiente de temperatura da frequÃncia de ressonÃncia de -39,25 ppm/ÂC para 9,62 ppm/ÂC, com o aumento da permissividade dielÃtrica e da perda dielÃtrica. Este trabalho de tese tambÃm apresenta uma proposta para as amostras funcionarem como antenas ressonadoras dielÃtricas na faixa de frequÃncias de 5,4 GHz a 6,1 GHz (banda C). Os compÃsitos avaliados nesse trabalho comportaram-se adequadamente como materiais para uso em micro-ondas.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / As cerÃmicas atualmente oferecem significantes vantagens por apresentarem baixo custo de produÃÃo para dispositivos eletrÃnicos que operam em radiofrequÃncia (RF) e micro-ondas, alÃm de serem materiais de baixo peso, estÃveis com a temperatura e extremamente passÃveis de miniaturizaÃÃo (compactaÃÃo). As cerÃmicas magnÃticas possuem tambÃm menores perdas dielÃtricas e sÃo preferidas em muitas das aplicaÃÃes tecnolÃgicas atuais. Este trabalho foi dividido em duas etapas. A primeira consistiu em obter as matrizes cerÃmicas Ba2Co2Fe12O22 e CaTiO3 atravÃs da sÃntese de estado sÃlido com moagem mecÃnica de alta energia e a segunda consistiu em estudar as propriedades estruturais, dielÃtricas e magnÃticas de um sÃrie de compÃsitos cerÃmicos formado por essas matrizes. A difraÃÃo de raios-X (DRX) foi essencial na caracterizaÃÃo estrutural dos compÃsitos desejados. A morfologia das amostras foi estudada pela microscopia eletrÃnica de varredura (MEV). Experimentos foram realizados para avaliar o desempenho dielÃtrico e magnÃtico na faixa de radiofrequÃncia (RF) e micro-ondas para posterior anÃlise de uma aplicaÃÃo tecnolÃgica cabÃvel. Os experimentos realizados indicaram que à possÃvel obter compÃsitos cerÃmicos com altos valores de permissividade dielÃtrica e baixas perdas dielÃtricas, resultando em compactaÃÃo e eficiÃncia para dispositivos a serem projetados. Os compÃsitos avaliados nesse trabalho comportaram-se adequadamente como antenas ressoadoras dielÃtricas em micro-ondas, tornando-os importantes no desenvolvimento de antenas de banda larga de quarta geraÃÃo (4G) para telefones celulares, ou aplicaÃÃo em dispositivos de antenas omnidirecionais de baixo ganho e outros produtos para redes sem fio.

Após quatro décadas de sucesso do SiO2 (e SiOxNy), as novas gerações de Transistores de Efeito de Campo Metal-Óxido-Semicondutor utilizarão dielétricos de porta de materiais alternativos, dentre os quais se destacam o óxido (HfO2) e os silicatos de háfnio (HfSixOy). Para implementar esses novos dielétricos, é crucial controlar seus defeitos, em particular aqueles relacionados a hidrogênio, que é um elemento químico onipresente e que influencia as características elétricas dos transistores. Nesse contexto, esta Tese investiga a físico-química do hidrogênio em filmes de HfO2 e HfSixOy (2,5–73 nm) depositados sobre silício. Tratamentos térmicos, substituição isotópica, Análise por Reação Nuclear e Espectroscopia de Fotoelétrons Induzidos por Raios-X são algumas das técnicas que foram utilizadas. Observouse que as superfícies dos filmes de HfO2 são particularmente reativas, incorporando H com tratamentos em H2 a 400–600 °C e formando hidroxilas de superfície por exposição a vapor de água à temperatura ambiente. Além disso, no volume dos filmes de HfO2 e HfSixOy foram detectados 1021–1022 H cm-3 (comparados a 1018–1019 H cm-3 no volume de SiO2 crescido sobre Si) cujas origens são os precursores metalorgânicos das deposições por vapor químico, H residual da deposição por sputtering ou absorção de vapor de água. Pelo menos parte desse H no volume do HfO2 e do HfSixOy foi atribuída a hidroxilas, que são parcialmente removidas com tratamento em H2 a 500–600 °C. No caso particular das interações com vapor de água, observou-se que espécies derivadas da água difundem através do HfO2 a temperatura ambiente. Absorção de água no volume dos filmes só foi observada para HfO2 com regiões amorfas ou para HfO2 cristalizado do qual O fora previamente removido. Além disso, em filmes de HfSixOy, foi estabelecida uma relação entre incorporação de H e pré-existência de deficiência de O. Essa relação também foi explorada por cálculos de primeiros princípios, os quais mostraram que vacâncias de O em HfSixOy capturam átomos de H exotermicamente, embasando a relação entre incorporação de H e deficiência de O que fora observada experimentalmente. / After four successful decades employing SiO2 (and SiOxNy), new generations of Metal- Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors will employ gate dielectrics of alternative materials, among which hafnium oxide (HfO2) and hafnium silicates (HfSixOy) are prominent. In order to implement these novel gate dielectrics, it is crucial to control their defects, particularly those related to hydrogen, which is a ubiquitous chemical element and influences the transistors electrical characteristics. In this scenario, this Thesis investigates the physical chemistry of hydrogen in HfO2 and HfSixOy films (2.5–73 nm thick) deposited on silicon. Thermal treatments, isotopic substitution, Nuclear Reaction Analysis, and X-Ray Photoelectron Spectroscopy are a few techniques that were employed. It was observed that HfO2 film surfaces are particularly reactive, incorporating H by annealing in H2 at 400– 600 °C and forming surface hydroxyls by exposing to water vapor at room temperature. Moreover, 1021–1022 H cm-3 were detected in bulk regions of the HfO2 and HfSixOy films (compared with 1018–1019 H cm-3 in bulk regions of SiO2 grown on Si). The origins of this H are the metalorganic precursors from the chemical vapor depositions, residual H from the sputtering deposition, or water vapor absorption. At least part of this H in bulk regions of HfO2 and HfSixOy was assigned to hydroxyls, which are partially removed by annealing in H2 at 500–600 °C. Particularly in the case of water vapor interactions, it was observed that waterderived species diffuse through HfO2 at room temperature. Water absorption in bulk regions of the films was only observed for HfO2 with amorphous regions or for crystallized HfO2 from where O had been previously removed. In addition, in HfSixOy films a relation between H incorporation and pre-existent O deficiency was established. This relation was further explored by first-principles calculations, which showed that oxygen vacancies in HfSixOy exothermically trap H atoms, supporting the relation between H incorporation and O deficiency that had been experimentally observed.

Esse trabalho estuda a estabilidade térmica e o transporte atômico em filmes dielétricos de HfSiO e HfSiON depositados por sputtering reativo sobre c-Si. Esses materiais possuem alta constante dielétrica (high- ) e são candidatos a substituir o óxido de silício como dielétrico de porta em dispositivos do tipo transistor de efeito de campo metal-óxido-semicondutor (MOSFETs). Esses filmes foram submetidos a diferentes seqüências de tratamentos térmicos em atmosferas inerte e de O2, e foram caracterizados através de análises de feixe de íons e espectroscopia de fotoelétrons induzidos por raios-X (XPS). Nesse estudo foi observado que a incorporação de oxigênio se dá através da troca com N ou O previamente existente nos filmes. Em filmes de aproximadamente 50 nm de espessura foi observado que a presença do N limita a difusão de oxigênio de forma que a frente de incorporação avança em direção ao interior do filme com o aumento do tempo de tratamento, enquanto nos filmes de HfSiO/Si o oxigênio é incorporado ao longo de todo o filme, mesmo para o tempo mais curto de tratamento. Diferentemente de outros materiais high- estudados, não foi possível observar migração de Si do substrato em direção a superfície dos filmes de HfSiON/Si com aproximadamente 2,5 nm de espessura. Os resultados obtidos nesse trabalho mostram que filmes de HfSiON/Si são mais estáveis termicamente quando comparados com outros filmes dielétricos depositados sobre Si anteriormente estudados, mas antes que ele se torne o dielético de porta é ainda necessário que se controle a difusão de N em direção ao substrato como observado nesse trabalho.

As estruturas metal-óxido-semicondutor (MOS) são o coração dos transistores de efeito de campo. O estudo e caracterização físico-química desses dispositivos foram a chave para o avanço da tecnologia do Si na indústria microeletrônica. Hoje, a ciência busca novos materiais para a produção de dispositivos de alta mobilidade. Um dos materiais visados é o Ge, pois apresenta mobilidade de cargas superior ao Si (duas vezes para elétrons e quatro vezes para lacunas). Porém, a interface Ge/GeO2 é de natureza reativa, limitando seu uso na construção de tais dispositivos. Muitos esforços têm sido feitos para superar as limitações. Entre eles, encontram-se a passivação da superfície do Ge a partir de solução aquosa de (NH4)2S, previamente a deposição do dielétrico. Outra etapa do processamento desse material na indústria a ser investigada são os tratamentos térmicos posteriores à deposição: a caracterização de estruturas MOS de Pt/HfO2/Ge submetidas a tratamentos térmicos levaram a melhoria das propriedades elétricas. Nesse sentido, o trabalho tem como objetivos investigar o papel da passivação sulfídrica em estruturas dielétrico/Ge e a influência do eletrodo de Pt nas estruturas Pt/HfO2/Ge quando submetidas a tratamentos térmicos. / The heart of field effect transistors is the metal-oxide-semiconductor (MOS) structure. Physico-chemical characterization of the materials employed in such structures enabled the development of Si technology. Nowadays, in order to build high mobility devices, new material are needed. Ge is an alternative material, since its carrier mobilities are higher than those of Si (almost two times for electrons and four times higher for holes). However, the GeO2/Ge interface is not thermally stable, which is a problem for its use on electronic devices. Many attempts to enhance this stability were already investigated. Among them, sulfur passivation of the Ge surface was employed using (NH4)2S aqueous solution prior to the deposition of dielectric layers. Another important step in the fabrication of MOS structures is post-deposition annealing. Pt/HfO2/Ge MOS structures presented improved electrical characteristics following post deposition annealing. The main objectives of this work are to investigate the role of sulfur passivation on dielectric/Ge structures and the influence of Pt electrode in Pt/HfO2/Ge structures submitted to post deposition annealing.

Nenhuma / Chaves fusíveis são dispositivos elétricos de proteção contra descargas atmosféricas nas redes de distribuição de energia elétrica. O principal componente das chaves fusíveis são os elos fusíveis, os quais possuem um elemento fusível, uma liga metálica especial que se funde pelo calor gerado quando atingido por uma descarga elétrica. Quando o elemento fusível se funde, um arco elétrico é formado entre as duas extremidades resultantes. Este arco pode levar à deterioração de sistemas de transmissão de energia elétrica e equipamentos eletrônicos. Para extinguir o arco elétrico, envolvendo o elemento fusível, existe um tubo feito de material celulósico de alta densidade denominado fibra vulcanizada, que, ao sofrer ablação pelo alto calor gerado pela descarga elétrica, gera instantaneamente gases, em volume e composição química capazes de formar, em fração de segundos, e através de um processo endotérmico que resfria o meio, uma atmosfera não ionizável que impede a propagação do arco elétrico. Uma fibra vulcanizada importada é utilizada por todos os fabricantes de elos fusíveis no Brasil. Para se buscar um material celulósico nacional que substitua a fibra vulcanizada com a mesma eficácia na extinção do arco elétrico, foi realizada a caracterização físico-química tanto do material importado como de materiais celulósicos selecionados no mercado brasileiro, utilizando as técnicas de análise elementar, difração e fluorescência de raios X, FTIR, C CP/MAS RMN e MEV. Os resultados evidenciaram que materiais celulósicos nacionais com alto teor de celulose alfa apresentam grande similaridade com a fibra vulcanizada e que, em testes de desempenho de interrupção de arco elétrico, esses materiais se mostraram com grande potencial de substituição do material importado. / Switching cutout devices are electrical circuit breakers which protect electric power distribution webs against lightning discharges. Switching cutout devices main parts are the fuse links in which a fuse element, a special metallic alloy, melts due to the generated heat when struck by electric discharges. When such melting occurs, and the breaker opens, an intense electric arc is formed between the two end points. Such electric arc may cause a huge deterioration of power transmission systems as well as that of electronic equipment. In order to quench the electric arc, involving the fuse element, there is a tube made of a high density cellulose material denominated "vulcanized" fiber, which is ablated by the high heat generated by atmospheric discharges, and instantly generates gases, both in volume and chemical composition, capable of forming in a fraction of second and by means of an endothermic process that cools down the medium, a non-ionizable atmosphere that prevents the propagation of the electric arc. An imported "vulcanized" fiber is used by all manufacturers of fuse links in Brazil. In order to search for a national cellulose material to replace the "vulcanized" fiber showing the same effectiveness in arc quenching, a systematical physical-chemical characterization was carried out, involving both the imported material as well as a number of other cellulose materials selected in the Brazilian market, by means of elementary analysis techniques, XRD, FTIR, C CP/MAS NMR and SEM. The results evidenced that national cellulose materials with high percentage of alpha cellulose present a great similarity to that of the "vulcanized" fiber. Furthermore, in performance tests concerning the electric arc quenching, such materials proved to have great potential in replacing that imported material.