Made available in DSpace on 2018-08-01T21:59:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_10798_Tese Tales Costa de Freitas.pdf: 12262179 bytes, checksum: f199acb3a72dd1b0001b8e602e59a64c (MD5) Previous issue date: 2017-03-10 / Esta tese trata do estudo das propriedades estruturais, magnéticas e de transporte elétrico de filmes finos de Nb crescidos em substratos de Si (100), por Magnetron Sputtering, em diferentes temperaturas de substratos TS e espessura de Nb tNb, e de seus sistemas híbridos supercondutores/ferromagnéticos S/F do tipo Si(100)/Nb(tNb nm)/Pd(1,1 nm)/[Co(0,3 nm)/Pd(1,1 nm)]12 e Si(100)/Nb(100 nm)/Pd(tPd nm)/[Co(0,3 nm)/Pd(3 nm)]12, onde tNb é de 15, 20, 50 e 100 nm, e a espessura do Pd tPd é de 1, 3 ,5 e 10 nm. No caso dos filmes puros de Nb, os principais resultados mostram: (i) a dependência da densidade de corrente crítica JC(T) com a temperatura do substrato TS, onde foi demonstrado o ótimo valor de TS (responsável pelo valor JC mais alto). Os valores de JC(T) foram estimados a partir de medidas de magnetização (laços de histereses), assumindo um modelo granular dos filmes observado experimentalmente por medidas de microscopia de força atômica; (ii) a influência da variação da espessura tNb nas características granulares do sistema de Nb; propriedade (granular) que determina uma redução acentuada da temperatura crítica supercondutora TC devido ao efeito do tamanho finito do grão; (iii) o comportamento semicondutor e magnetorresistência negativa dos filmes de Nb durante a transição supercondutora; propriedades determinadas por medidas de resistência elétrica nos filmes granulares de Nb mais finos (20 e 50 nm); (iv) a dependência de μ0HC2(T) para os filmes de Nb de 100 nm, que apresentam comportamento 3D (exceto o valor de TC), conforme sugerem modelos empíricos aplicados na análise dos dados experimentais deste trabalho. No caso do sistema híbrido S/F, os resultados principais demonstram (i) que o sistema S/F tem um comportamento de estágio intermediário entre a transição 2D-3D; (II) a influência do efeito de proximidade do material ferromagnético nas propriedades supercondutoras do Nb, causando a diminuição e "oscilação" nos valores da temperatura crítica TC. Modelos empíricos, reportados na literatura, possibilitaram estabelecer parâmetros de controle da ação dos agentes externos sobre a dinâmica da orientação magnética das multicamadas magnéticas e da nucleação da supercondutividade nos filmes de Nb, estabelecendo, por exemplo, intensidades e regiões (faixa de temperatura e campo) de aplicabilidade tecnológica das heteroestruturas Si/Nb/Pd/[Co/Pd] aqui estudadas. Os filmes, objetos deste estudo, foram preparados mais do que uma vez e seus resultados são razoavelmente reprodutíveis, indicando que as propriedades discutidas aqui são do sistema e não de amostras particulares.

Submitted by Irene Nascimento (irene.kessia@ufpe.br) on 2016-07-12T19:37:30Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_FlaviaPortela_2015.pdf: 24722134 bytes, checksum: ecaec07cae254145230ae32ad7de71e3 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-12T19:37:30Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_FlaviaPortela_2015.pdf: 24722134 bytes, checksum: ecaec07cae254145230ae32ad7de71e3 (MD5) Previous issue date: 2015-03-26 / CAPES / O estudo em sistemas de multicamadas supercondutoras alcan cou grande interesse na pesquisa de novos materiais, pois al em de apresentarem ampla aplicabilidade tecnol ogica, oferecem fascinantes possibilidades de observar novos fen^omenos na supercondutividade. Esta ultima caracter stica e a de maior motiva c~ao para esta tese, uma vez que pouco ainda se tem reportado a respeito da supercondutividade em multicamadas constitu das por supercondutor(S)/supercondutor(S0). Neste trabalho, estudamos tr^es novos sistemas nanoestruturados formados por supercondutores elementares, de baixa temperatura cr tica, tais como ni obio (Nb), chumbo (Pb) e estanho (Sn), a saber, a tricamada Nb(5)/Pb(500)/Nb(50) e as multicamadas Nb(100)/[Sn(50)/Nb(50)]7 e Cr(10)/Nb(100)/[Sn(50)/Nb(50)]7, onde o termo entre par^enteses indica a espessura da referida camada em nan^ometros e os colchetes indicam que a estrutura Nb/Sn e repetida 7 vezes. Para compara c~ao, tamb em s~ao analisados lmes de refer^encia de Nb, Pb e Sn. Os lmes e as multicamadas foram crescidos a temperatura ambiente por deposi c~ao via sputtering, utilizando fontes DC e RF. As amostras foram caracterizadas por difra c~ao de raios X de baixo ^angulo, microscopia eletr^onica de varredura e por microscopia de for ca at^omica. As propriedades supercondutoras foram estudadas atrav es de medidas magn eticas e de transporte el etrico. Magnetiza c~ao e resistividade foram medidas como fun c~oes da temperatura e do campo magn etico aplicado perpendicular e paralelamente as camadas. Os tr^es sistemas apresentaram transi c~oes supercondutoras abruptas, tanto na magnetiza c~ao quanto na resistividade em fun c~ao da temperatura, com os valores de TC obtidos de 7,2 K para o Nb/Pb/Nb, 5,2 K para o Nb/[Sn/Nb]7 e 3,7 K para o Cr/Nb/[Sn/Nb]7. As propriedades supercondutoras dos lmes de Pb, Nb e Sn, tais como TC, 0Hc2 e comprimentos caracter sticos apresentaram coer^encia com os valores reportados na literatura, con rmando a boa qualidade das camadas. Flux jumps s~ao observados nos loops de histerese em todos os sistemas, os quais s~ao atribu dos a instabilidades termomagn eticas. A amostra Nb/Pb/Nb apresentou uma curvatura positiva na depend^encia de 0Hc2(T), indicando que a supercondutividade ocorre preferencialmente na camada de Pb para T > T e preferencialmente na camada de Nb para T < T , de acordo com a teoria de Takahashi-Tachiki. Os comprimentos caracter sticos s~ao calculados, classi cando as multicamadas como supercondutores do tipo II. Veri camos grande in u^encia do material magn etico Cr na supercondutividade da multicamada, causando a diminui c~ao da temperatura cr tica do sistema e modi cando o comportamento dos campos cr ticos inferior e superior. A depend^encia de 0Hc1(T), em todos os sistemas, revelou um comportamento n~ao convencional, que e atribu do a uma manifesta c~ao de sistemas multicomponentes com componentes espacialmente separadas. / The study of superconducting multilayers systems has achieved much interest in the research of new materials. Besides their wide technological applicability, these structures o er fascinating possibilities to observe new phenomena in superconductivity. The latter characteristic is the fundamental motivation for this thesis, since a little has been reported about multilayers constituted of superconductor(S)/superconductor(S0). In this work, we have studied three new nanostructured systems formed by low critical temperature conventional superconductors, such as niobium (Nb), lead (Pb) and tin (Sn): the trilayer Nb(5)/Pb(500)/Nb(50) and the multilayers Nb(100)/[Sn(50)/Nb(50)]7 and Cr(10)/Nb(100)/[Sn(50)/Nb(50)]7. The term in parenthesis indicates the thickness of the layer in nanometers and the brackets that Nb/Sn structure is repeated 7 times. For comparison, the reference lms of Nb, Pb and Sn were also analyzed. The thin lms and multilayers were growth at room temperature via sputtering deposition, by using DC and RF sources. The samples were characterized for small angle X ray di raction, scanning electron microscopy (SEM), and atomic force microscopy (AFM). The superconducting properties were investigated through magnetic and electric transport measurements. The magnetization and resistivity were obtained as functions of temperature and magnetic eld applied both perpendicularly and parallel to the layers. All the multilayers systems have showed sharp superconducting transitions in the dependence of magnetization and resistivity with the temperature. The multilayers critical temperatures were found to be 7.2 K for Nb/Pb/Nb, 5.2 K for Nb/[Sn/Nb]7 and 3.7 K for Cr/Nb/[Sn/Nb]7. The superconducting properties of reference lms Pb, Nb and Sn, such as critical temperature, upper critical eld and characteristic lengths were consistent with the literature values, con rming the good quality of the samples. In the three systems ux jumps were observed, which are attributed to thermomagnetic instabilities. The Ginzburg-Landau parameter is estimated, classifying the multilayers as type II superconductors. In the case of Nb/Pb/Nb sample, it presented an upward curvature in the 0Hc2(T) diagrams, which is a signature of superconductivity nucleation in the each layer, in accordance with Takahashi-Tachiki theory for multilayered systems. We found out a noticeable in uence of the magnetic material Cr on the multilayer superconducting properties, reducing the critical temperature of the system and modifying the lower and upper critical elds behavior. The dependence of 0Hc1(T), of all the multilayers, revealed a non-conventional behavior feature, which is consistent with a multicomponent behavior with spatially separated components.

Este trabalho trata do estudo das condições para a produção de padrões em escala nano e micrométricas, utilizando o processo de litografia eletrônica. A parte inicial refere-se ao estudo do elétron-resiste de PMMA incluindo a preparação da solução, o recobrimento do substrato e a secagem. Em seguida, são apresentados estudos sobre o funcionamento do sistema de litografia por feixe de elétrons em detalhe. São tratados problemas com o resiste, o substrato e a interação com a amostra. São apresentados os aspectos mais importantes dos substratos utilizados, sendo dado um enfoque a heteroestruturas semicondutoras com gás de elétrons bidimensionais. As condições para revelação do resiste e das etapas de processamento para que seja feita a replicação para o substrato do padrão gerado no resiste são também abordadas. Diversos estudos foram realizados para mostrar a influência de alguns efeitos comuns na litografia como a influência da espessura do filme de resiste e os efeitos de proximidade. Também trata da produção de padrões sobre substratos diversos como GaAs, VIDRO, ALUMINA e PRATA. A última etapa estuda a utilização de um resiste híbrido PMMA-Sílica como um método de conformação cerâmica. Finalmente é apresentado um estudo relativo a produção de diversos padrões diferentes sobre heteroestruturas semicondutoras de AlGaAs/GaAs. / The work describe the conditions for pattern production at nano and micrometric scale using the electronic lithographic process. In the first part many types of lithographic technics are compared and the aim why the electron beam lithographic nanostructured production was chosen. Detailed results about operation with the lithographic system and some problems related to electron resist, substrate and interaction between electron beam and sample are presented. The most important substrate aspects are shown. The two dimensional electron gas (2DEG) semiconductors heterostrutures and the M B E process to grow samples are discussed too. The conditions to develop electron resist and steps for pattern transfer over the substrate are discussed. Many experimental studies were realized to show the influence and some effects, common to the lithographic process, such as electron resist thickness and the proximity effect. A production of pattern on some kind of substrate like GaAs, Glass, Aluminum, Silver can also be observed. In the last part of this work some discussion about utilisation of hybrid electron resist composite PMMA-Silica was done, as well as very important technics for ceramic conformation. Finally, the main goal of this work is presented: the production of different nanostructure samples using AlGaAs/GaAs substrates.

Orientador: Iakov Veniaminovitch Kopelevitch / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-13T05:43:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GutierrezYatacue_DiegoFernando_M.pdf: 13276293 bytes, checksum: 707c38ac7116b9830e881ac37cc37b9e (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: No intuito de verificar a existência de correlações supercondutoras em grafite, estudamos a possível existência do fenômeno conhecido como efeito de proximidade gigante em amostras de grafite pirolítica altamente orientada (HOPG). Medidas de magneto-transporte realizadas em amostras de HOPG com eletrodos supercondutores de In ou In-Pb revelaram a ocorrência de efeito de proximidade em uma escala muito maior que o comprimento de coerência dos eletrodos supercondutores, o que indica que a grafite pode ser considerada um supercondutor com flutuações de fase. Além disso, nossos estudos revelaram uma supressão do efeito de proximidade para campos magnéticos da ordem de 1 kOe aplicado perpendicularmente aos planos de grafite. Adicionalmente, realizamos estudos comparativos do efeito de proximidade em bismuto metálico. Discutimos os resultados obtidos em termos de modelos teóricos propostos para este assunto. / Abstract: In order to verify the existence of superconducting correlations in graphite, in this work we studied the possibility of the so-called giant proximity effect in highly oriented pyrolytic graphite (HOPG) samples. Magnetoresistance measurements performed on various thoroughly characterized HOPG samples with attached superconducting In or Pb-In electrodes revealed the occurrence of proximity effect on a scale much bigger than a coherence length of superconducting electrodes, indicating that graphite can be considered as a phase-fluctuating superconductor, indeed. Besides, our studies revealed a suppression of the proximity effect in magnetic field H ~ 1 kOe applied perpendicularly to graphene planes. Additionally, we performed comparative studies of the proximity effect in semimetallic bismuth. We discuss the obtained results in terms of available theoretical models. / Mestrado / Física da Matéria Condensada / Mestre em Física

Este trabalho trata do estudo das condições para a produção de padrões em escala nano e micrométricas, utilizando o processo de litografia eletrônica. A parte inicial refere-se ao estudo do elétron-resiste de PMMA incluindo a preparação da solução, o recobrimento do substrato e a secagem. Em seguida, são apresentados estudos sobre o funcionamento do sistema de litografia por feixe de elétrons em detalhe. São tratados problemas com o resiste, o substrato e a interação com a amostra. São apresentados os aspectos mais importantes dos substratos utilizados, sendo dado um enfoque a heteroestruturas semicondutoras com gás de elétrons bidimensionais. As condições para revelação do resiste e das etapas de processamento para que seja feita a replicação para o substrato do padrão gerado no resiste são também abordadas. Diversos estudos foram realizados para mostrar a influência de alguns efeitos comuns na litografia como a influência da espessura do filme de resiste e os efeitos de proximidade. Também trata da produção de padrões sobre substratos diversos como GaAs, VIDRO, ALUMINA e PRATA. A última etapa estuda a utilização de um resiste híbrido PMMA-Sílica como um método de conformação cerâmica. Finalmente é apresentado um estudo relativo a produção de diversos padrões diferentes sobre heteroestruturas semicondutoras de AlGaAs/GaAs. / The work describe the conditions for pattern production at nano and micrometric scale using the electronic lithographic process. In the first part many types of lithographic technics are compared and the aim why the electron beam lithographic nanostructured production was chosen. Detailed results about operation with the lithographic system and some problems related to electron resist, substrate and interaction between electron beam and sample are presented. The most important substrate aspects are shown. The two dimensional electron gas (2DEG) semiconductors heterostrutures and the M B E process to grow samples are discussed too. The conditions to develop electron resist and steps for pattern transfer over the substrate are discussed. Many experimental studies were realized to show the influence and some effects, common to the lithographic process, such as electron resist thickness and the proximity effect. A production of pattern on some kind of substrate like GaAs, Glass, Aluminum, Silver can also be observed. In the last part of this work some discussion about utilisation of hybrid electron resist composite PMMA-Silica was done, as well as very important technics for ceramic conformation. Finally, the main goal of this work is presented: the production of different nanostructure samples using AlGaAs/GaAs substrates.

O presente trabalho tem como objetivo desenvolver um processo de fabricação de elementos micro-ópticos utilizando-se litografia por feixe de elétrons, empregando o resiste SU-8, negativo e amplificado quimicamente, sobre substrato de Si. Para tanto, é realizado o estudo dos parâmetros do efeito de proximidade a, b e h para se modelar e controlar os efeitos do espalhamento dos elétrons no resiste e no substrato, e se altera o processamento convencional do SU-8 para se obter um processo com baixo contraste. A determinação dos parâmetros do efeito de proximidade para o sistema de escrita direta e amostra SU-8 / Si é feita experimentalmente e por simulação de Monte Carlo. Particularmente, verifica-se a dependência dos mesmos com a profundidade do resiste. Primeiramente utilizando o software PROXY, obtêm-se a, b e h da observação de padrões de teste revelados. Chega-se a 4m para o parâmetro () que mede o retroespalhamento dos elétrons pelo substrato e 0,7 para a relação (h) entre a intensidade destes com aquela dos elétrons diretamente espalhados pelo resiste (alcance dado por a). Ainda, com esses dados, estima-se o diâmetro do feixe do microscópio eletrônico de varredura a partir da equação de aproximação de espalhamento direto para pequenos ângulos (a = 128nm na superfície do resiste) e se determina a resolução lateral do processo (a = 800nm na interface resiste/ substrato, para um filme de 2,4m). Em seguida, usa-se o software CASINO para se calcular os parâmetros de proximidade a partir da curva de densidade de energia dissipada no resiste obtida pela simulação da trajetória de espalhamento dos elétrons. Confrontam-se, finalmente, os valores obtidos pelos dois métodos. Em relação ao processamento do resiste SU-8, são determinadas as condições experimentais para a fabricação de estruturas tridimensionais por litografia de feixe de elétrons. Especificamente, busca-se desenvolver um processo com características (espessura, contraste, sensibilidade e rugosidade) adequadas para a fabricação de micro-dispositivos ópticos. Inicia-se com o levantamento das curvas de contraste e da sensibilidade do SU-8 para determinadas temperaturas de aquecimento pós-exposição. Obtém-se contraste abaixo de 1 para aquecimento pós-exposição abaixo da temperatura de transição vítrea do resiste, mantendo-se sensibilidade elevada (2C/cm2). Em seguida, mede-se a rugosidade da superfície do filme revelado para diferentes doses de exposição. Para finalizar, submete-se a amostra a um processo de cura e escoamento térmico, para melhorar a dureza e a rugosidade do resiste a ser utilizado como dispositivo final Consegue-se um valor de rugosidade (40nm) inferior a 20 vezes o comprimento de onda de diodo laser de eletrônica de consumo. Por fim, é produzido um dispositivo com perfil discretizado em 16 níveis como prova de conceito. / This work aims at developing an electron-beam lithography process for the fabrication of microoptical elements using the negative tone chemically amplified resist SU-8 on Si substrate. A study of the proximity effect parameters a, b and h is carried out to model and control the electron scattering both in the resist and in the substrate, and the SU-8 standard processing conditions are changed to achieve a low contrast process. The determination of the SU-8 / Si proximity effect parameters and its dependence with resist depth is done employing an experimental method and through Monte Carlo simulations. First, a, b and h are obtained comparing exposed patterns calculated by the software PROXY. b, the parameter which measures the backscattering of the electrons by the substrate, is equal to 4m and the value of h, the ratio of the dose contribution of backscattered electrons to that of the forward scattered (related to a), is 0.7. The extrapolation of exposed patterns data is used to estimate the scanning electron microscope beam diameter through the equation for low angle scattering (a = 128nm at the resist surface) and the lateral resolution of the process is determined (a = 800nm at the resist/ substrate interface, for a 2.4m film). With aid of the software CASINO, Monte Carlo simulations of the scattering trajectories of electrons in substrate and resist materials are calculated, recording the energy that they dissipate through collisions along their path. The results obtained representing the profile of the energy dissipated in the resist are used to determine the proximity effect parameters. The experimental method results are compared to that obtained by simulation. Regarding the SU-8 processing, the process parameters for the fabrication of three-dimensional structures by electron-beam lithography are determined. The process is designed to have specifications (thickness, contrast, sensitivity and surface roughness) suitable for microoptical elements fabrication. It begins with the determination of the SU-8 contrast curve and its sensitivity for specific post-exposure bake temperatures. A below the unit contrast process with high sensitivity (2C/cm2) is achieved postannealing the sample below the resist glass transition temperature. The film surface roughness is measured after resist development for different exposure doses, and a controlled hardbake (cure) and reflow is carried to enhance both the mechanical properties and the surface roughness of the structures that will remain as part of the final device. A RMS roughness of 40nm, lower than 20 times the wavelength of consumer electronics laser diode, is obtained. The electron-beam process designed is applied to the fabrication of a microelement with a 16-level profile discretization.

O presente trabalho tem como objetivo desenvolver um processo de fabricação de elementos micro-ópticos utilizando-se litografia por feixe de elétrons, empregando o resiste SU-8, negativo e amplificado quimicamente, sobre substrato de Si. Para tanto, é realizado o estudo dos parâmetros do efeito de proximidade a, b e h para se modelar e controlar os efeitos do espalhamento dos elétrons no resiste e no substrato, e se altera o processamento convencional do SU-8 para se obter um processo com baixo contraste. A determinação dos parâmetros do efeito de proximidade para o sistema de escrita direta e amostra SU-8 / Si é feita experimentalmente e por simulação de Monte Carlo. Particularmente, verifica-se a dependência dos mesmos com a profundidade do resiste. Primeiramente utilizando o software PROXY, obtêm-se a, b e h da observação de padrões de teste revelados. Chega-se a 4m para o parâmetro () que mede o retroespalhamento dos elétrons pelo substrato e 0,7 para a relação (h) entre a intensidade destes com aquela dos elétrons diretamente espalhados pelo resiste (alcance dado por a). Ainda, com esses dados, estima-se o diâmetro do feixe do microscópio eletrônico de varredura a partir da equação de aproximação de espalhamento direto para pequenos ângulos (a = 128nm na superfície do resiste) e se determina a resolução lateral do processo (a = 800nm na interface resiste/ substrato, para um filme de 2,4m). Em seguida, usa-se o software CASINO para se calcular os parâmetros de proximidade a partir da curva de densidade de energia dissipada no resiste obtida pela simulação da trajetória de espalhamento dos elétrons. Confrontam-se, finalmente, os valores obtidos pelos dois métodos. Em relação ao processamento do resiste SU-8, são determinadas as condições experimentais para a fabricação de estruturas tridimensionais por litografia de feixe de elétrons. Especificamente, busca-se desenvolver um processo com características (espessura, contraste, sensibilidade e rugosidade) adequadas para a fabricação de micro-dispositivos ópticos. Inicia-se com o levantamento das curvas de contraste e da sensibilidade do SU-8 para determinadas temperaturas de aquecimento pós-exposição. Obtém-se contraste abaixo de 1 para aquecimento pós-exposição abaixo da temperatura de transição vítrea do resiste, mantendo-se sensibilidade elevada (2C/cm2). Em seguida, mede-se a rugosidade da superfície do filme revelado para diferentes doses de exposição. Para finalizar, submete-se a amostra a um processo de cura e escoamento térmico, para melhorar a dureza e a rugosidade do resiste a ser utilizado como dispositivo final Consegue-se um valor de rugosidade (40nm) inferior a 20 vezes o comprimento de onda de diodo laser de eletrônica de consumo. Por fim, é produzido um dispositivo com perfil discretizado em 16 níveis como prova de conceito. / This work aims at developing an electron-beam lithography process for the fabrication of microoptical elements using the negative tone chemically amplified resist SU-8 on Si substrate. A study of the proximity effect parameters a, b and h is carried out to model and control the electron scattering both in the resist and in the substrate, and the SU-8 standard processing conditions are changed to achieve a low contrast process. The determination of the SU-8 / Si proximity effect parameters and its dependence with resist depth is done employing an experimental method and through Monte Carlo simulations. First, a, b and h are obtained comparing exposed patterns calculated by the software PROXY. b, the parameter which measures the backscattering of the electrons by the substrate, is equal to 4m and the value of h, the ratio of the dose contribution of backscattered electrons to that of the forward scattered (related to a), is 0.7. The extrapolation of exposed patterns data is used to estimate the scanning electron microscope beam diameter through the equation for low angle scattering (a = 128nm at the resist surface) and the lateral resolution of the process is determined (a = 800nm at the resist/ substrate interface, for a 2.4m film). With aid of the software CASINO, Monte Carlo simulations of the scattering trajectories of electrons in substrate and resist materials are calculated, recording the energy that they dissipate through collisions along their path. The results obtained representing the profile of the energy dissipated in the resist are used to determine the proximity effect parameters. The experimental method results are compared to that obtained by simulation. Regarding the SU-8 processing, the process parameters for the fabrication of three-dimensional structures by electron-beam lithography are determined. The process is designed to have specifications (thickness, contrast, sensitivity and surface roughness) suitable for microoptical elements fabrication. It begins with the determination of the SU-8 contrast curve and its sensitivity for specific post-exposure bake temperatures. A below the unit contrast process with high sensitivity (2C/cm2) is achieved postannealing the sample below the resist glass transition temperature. The film surface roughness is measured after resist development for different exposure doses, and a controlled hardbake (cure) and reflow is carried to enhance both the mechanical properties and the surface roughness of the structures that will remain as part of the final device. A RMS roughness of 40nm, lower than 20 times the wavelength of consumer electronics laser diode, is obtained. The electron-beam process designed is applied to the fabrication of a microelement with a 16-level profile discretization.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-04-24T15:04:21Z No. of bitstreams: 1 luizfernandoalvesguedes.pdf: 8533376 bytes, checksum: 1fb75359e16225fb5b36b42d374e4b7a (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-04-24T16:59:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 luizfernandoalvesguedes.pdf: 8533376 bytes, checksum: 1fb75359e16225fb5b36b42d374e4b7a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-24T16:59:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 luizfernandoalvesguedes.pdf: 8533376 bytes, checksum: 1fb75359e16225fb5b36b42d374e4b7a (MD5) Previous issue date: 2012-12-17 / Este trabalho tem o objetivo de estudar, projetar, simular e obter resultados experimentais, a partir de um conversor flyback operando no modo descontínuo (DCM), para acionar uma luminária de diodos emissores de luz (LEDs). Além disso, deseja-se que o conversor possua elevado fator de potência, alta eficiência, baixa distorção harmônica da corrente de entrada, vida útil elevada (através da possibilidade de substituir de capacitores eletrolíticos por capacitores de filme metálico) e baixo custo. Inicialmente, o trabalho apresenta um breve estudo da iluminação a LEDs, o modelo elétrico simplificado dos LEDs, bem como uma revisão de alguns conversores aplicados ao acionamento deste tipo de fonte luminosa. Em seguida é analisada a operação do conversor flyback em modo DCM alimentado a partir da retificação (em ponte) da tensão da rede elétrica. Além do estudo teórico, a simulação do conversor é apresentada de modo a validar o projeto do conversor e servir de base de comparação com os resultados experimentais. O projeto do transformador (indutores acoplados) do conversor flyback tem destaque especial neste trabalho, pois, este elemento é fundamental para elevar a eficiência do conversor. Portanto, parte deste trabalho é dedicada ao estudo de perdas do transformador. Isto é feito através de uma adaptação de técnicas consagradas nesta área por meio de uma compilação didática visando a repetitividade do estudo. A partir do estudo teórico sobre as perdas no transformador, programas elaborados no MATLAB e no MICROSOFT EXCEL auxiliam o projeto do elemento magnético do conversor flyback. Estes dois programas, visam facilitar o exaustivo equacionamento das perdas e auxiliam no desenvolvimento de um projeto com elevada eficiência do transformador flyback elevando, consequentemente, a eficiência global do conversor. Empregando os programas elaborados, o projeto é calculado e resultados experimentais são obtidos a partir de medições realizadas em um protótipo em escala. Estes resultados são analisados e comparados com os resultados teóricos e de simulação. Ao final, é realizada uma análise simplificada do custo dos componentes do conversor e também são apresentadas as principais conclusões deste trabalho. / This work aims to study, design, simulate and obtain experimental results from a flyback converter operating in discontinuous mode (DCM), to trigger a fixture of light emitting diodes (LEDs). Furthermore, it is desired that the converter has high power factor, high efficiency, low harmonic distortion of input current, high life (through the possibility of replacing the electrolytic capacitors for metal film capacitors) and low cost. Initially, the paper presents a brief study of lighting LEDs, LEDs for simplified electrical model, as well as a review of some converters used to drive this type of light source. Then it analyzed the operation of the flyback converter in DCM mode fed from the rectification (bridged) the utility voltage. Besides the theoretical study, the simulation of the converter is presented in order to validate the design of the converter as a basis for comparison with experimental results. The transformer design (coupled inductors) flyback converter has special emphasis in this work, because this element is essential to raise the efficiency of the converter. So part of this work is devoted to the study of transformer losses. This is done by an adaptation of standard techniques in this area via a teaching order to build repeatability study. From the theoretical study on the losses in the transformer, programs developed in MATLAB and MICROSOFT EXCEL aid the design of the magnetic element of the flyback converter. These two programs are designed to facilitate the comprehensive equating of losses and assist in developing a project with high efficiency flyback transformer raising therefore the overall efficiency of the converter. Employing the programs drawn up, the project is calculated and experimental results are obtained from measurements performed on a prototype scale. These results are analyzed and compared with the theoretical results and simulation. At the end we provide a simplified analysis of the cost of the converter components and also presents the main conclusions of this work.