Neste trabalho foram produzidos filmes finos de nitreto de carbono pelo método de deposição de íons e vapor (IVD) que consiste em evaporar um material (carbono) sobre um substrato e, simultaneamente, realizar sobre ele um bombardeamento por íons (N POT.+). Foram produzidas amostras com energia dos íons de 0,5, 0,8, 2,0, 5,0 e 10,0 keV e razão de transporte TR(C/N) = 04, 1,0, 1,5, 2,0 e 3,0, onde TR(C/N) é o quociente do número de átomos de carbono evaporados pelo canhão eletrônico e o número de íons acelerados que chegam simultaneamente ao mesmo substrato. Os filmes foram produzidos com espessuras de 200, 500 e 1000 nm sobre substratos de Si(100), sílica fundida e carbeto de tungstênio. As propriedades dos filmes analisadas por meio de espectroscopia de fotoeléctrons induzidos por Raios X (XPS), espectrofotometria do infravermelho por transformadas de Fourier (FT-IR), espectrofotometria do visível e ultravioleta, difração de Raios X (XRD) e ensaios de dureza Knoop. Os espectros de XPS foram utilizados para a análise do estado das ligações entre carbono e nitrogênio e também para se estimar a razão de composição CR(C/N) entre átomos de carbono e nitrogênio presentes nos filmes. Foram analisados os picos de C-1s POT. ½ e N-1s POT. ½ e a relação entre suas áreas forneceu a CR(C/N). Para amostras ricas em nitrogênio, o espectro XPS apresentou um pico de C-1s POT. ½ bem proeminente a 286.3 eV. De acordo com nossos resultados este pico pode ser atribuído à presença de ligação tripla CN. Os espectros de FT-IR apresentaram uma banda bem larga de 800 a 1700 CM POT.-1 e um pico proeminente centrado em 2190 CM POT.-1. Este último é atribuído à presença de ligação tripla CN e confirmou a formação de nitreto de carbono. Os estudos de difração de raios-X indicaram que os filmes formados apresentam uma estrutura amorfa ou que contenha pequenos cristalitos não detectáveis por XRD. A dureza e o band gap ótico das amostras mostraram uma forte dependência em relação à energia do feixe de íons e a CR(C/N). Filmes formados a baixa energia de implante (0,5 e 0,8 keV) e alta incorporação de nitrogênio (CR(C/N)=0,6~0,7) apresentaram alta dureza Knoop de até 63 GPa e band gap ótico de até 2,7 eV. Simulações computadorizadas foram utilizadas para ajudar no entendimento dos processos envolvidos na formação de filmes. / In this work thin carbon nitride films were produced by the ion and vapor deposition method (IVD). This method consists of the evaporation of a material (carbon) over a substrate and simultaneously to bombard this same substrate with an ion beam (N POT.+). Samples were produced with ion implantation energies of 0.5, 0.8, 2.0, 5.0 and 10.0 keV and transport ratio TR(C/N) = 0.4, 1.0, 1.5, 2.0 and 3.0, TR(C/N) is the ratio between the number of evaporated carbon atoms by the electron gun and the number of accelerated ions that simultaneously arrive at the substrate. The thicknesses of the produced films were 200, 500 and 1000 nm on Si(100) wafers, fused silica and tungsten carbide substrates. The properties of the films were analyzed by X-ray induced photoelectron spectroscopy (XPS), Fourier transform infrared (FT-IR) spectrophotometry, UV-VIS spectrophotometry, X-ray diffraction (XRD) and Knoop hardness test. The XPS spectra were used for the analyzes of the carbon and nitrogen bonding states and also for the estimation of the composition ratio CR(C/N) between carbon and nitrogen atoms in the films. The analyzes were carried specifically for C-1s POT. ½ and N-1s POT. ½ peaks and the CR(C/N) was estimated from the area ratio of the respective peaks. For nitrogen rich samples, the XPS spectra showed a prominent C-1s POT. ½ peak at 286.3 eV. This peak can be attributed to the presence of the triple bonding CN from our experimental results. The FT-IR spectra showed a wide band between 800 and 1700 CM POT.-1 and a prominent peak centered at 2190 CM POT.-1. This last peak is attributed to the CN triple bonding and confirmed the carbon nitride formation. X-ray diffraction patterns showed that all the films, that were formed has an amorphous structure or contained small crystallites not detectable by XRD. Hardness and optical band gap showed a strong dependence on the ion beam energy and the CR(C/N). Films deposited at low ion energy (0.5 and 0.8 keV) and high nitrogen incorporation (CR(C/N)=0.6~0.7) showed high Knoop hardness of up to 63 GPa and optical band gap of up to 2.7 eV. Computer simulations were used to understand the processes involved in the formation of the films.

Neste trabalho foram estudadas as propriedades magnéticas e características estruturais de filmes finos bicamadas e multicamadas formados com Ni{x}Cu{1-x} (ferromagneto, 50 x 90 e níquel puro), NiO, FeMn e IrMn (antiferromagnetos). Ligas de níquel-cobre podem ser classificadas como fracamente ferromagnéticas. Ferromagnetismo fraco gera efeitos únicos em propriedades de transporte eletrônico, junções com supercondutores e sistemas de exchange bias. Sendo uma solução sólida extremamente simples, diversas propriedades do NiCu dependem linearmente da estequiometria da liga. Os filmes finos foram depositados via magnetron sputtering em substratos monocristalinos de Si (100) a temperatura ambiente. A estrutura cristalina foi caracterizada por difração de raios-X e a morfologia foi analisada por retroespalhamento Rutherford. Propriedades magnéticas foram medidas com um SQUID a temperaturas entre 5K e 300K (curvas ZFC/FC e de magnetização a diferentes temperaturas) e com um VSM a temperatura ambiente (curvas de magnetização em diferentes ângulos no plano do filme). As amostras com Ni{x}Cu{1-x} mais ricas em cobre apresentam os maiores campos coercivo e de exchange bias a baixas temperaturas, mas os menores em altas temperaturas, geralmente respeitando as temperaturas de bloqueio indicadas nas curvas ZFC/FC. O acoplamento na interface das bicamadas NiO/Ni{x}Cu{1-x} foi muito reduzido em temperaturas mais altas, não sendo observada anisotropia unidirecional nas medidas a temperatura ambiente. As constantes de interação J{int} foram calculadas para as bicamadas Ni{x}Cu{1-x}/FeMn e Ni{x}Cu{1-x}/IrMn a 5K e temperatura ambiente. O sistema Ni/IrMn apresentou o maior valor dessa constante em ambas as temperaturas, diminuindo muito com o acréscimo de cobre na camada Ni{x}Cu{1-x}. O sistema Ni{90}Cu{10}/FeMn apresentou os maiores valores em ambas as temperaturas (excluindo o de níquel puro), comparável até com Ni/IrMn no caso de 5K. Esse comportamento pode ser explicado por uma maior afinidade entre as estruturas do FeMn e Ni{x}Cu{1-x} na direção [111], o que favorece a formação da face (111) no FeMn, mais consistentemente do que no IrMn. Nenhuma das multicamadas estudadas se comportou como uma válvula de spin, mas foi observado um aumento na coercividade e supressão do exchange bias, provavelmente por causa de acoplamento entre as camadas ferromagnéticas. / In this work, a study of magnetic properties and structural characteristics of bilayered and multilayered thin films was carried out. These films were made with Ni{x}Cu{1-x} (ferromagnet, 50 x 90 and pure nickel) and NiO, FeMn or IrMn as antiferromagnets. Nickel-copper alloys may be classified as weakly ferromagnetic. Weak ferromagnetism generates unique effects in electron transport, junctions with superconductors and exchange bias systems. Being an extremely simple solid solution, many properties of the NiCu alloy have a linear dependence with its stoichiometry. The thin films were deposited via magnetron sputtering on Si (100) monocrystalline substracts at room temperature. The crystalline structure was characterized by X-ray diffraction, while the morphology was analyzed by Rutherford back-scattering. Magnetic properties were measured by SQUID at temperatures between 5K and 300K (ZFC/FC curves and magnetization curves at different temperatures) and by VSM at room temperature (magnetization curves at varying angles at the film plan). The samples with copper-richer Ni{x}Cu{1-x} showed the largest coercive and exchange bias fields in lower temperatures, but the lowest ones in higher temperatures, usually following the blocking temperatures denoted by the ZFC/FC curves. The interfacial coupling in NiO/Ni{x}Cu{1-x} was very weak in higher temperatures, not showing unidirectional anisotropy at room temperature. The J{int} exchange interaction constants were calculated for the Ni{x}Cu{1-x}/FeMn and Ni{x}Cu{1-x}/IrMn bilayers at 5K and room temperature. Ni/IrMn had the largest values at both temperatures, heavily decreasing with the copper content in the Ni{x}Cu{1-x} layer. Ni{90}Cu{10}/FeMn showed the largest values at both temperatures (except for the pure Ni sample), even reaching the values of Ni/IrMn at 5K. This behavior may be explaned by a greater matching between the FeMn and Ni{x}Cu{1-x} crystalline structures on the [111] direction, which favors the formation of the (111) FeMn face more consistently than the corresponding IrMn face. All the studied multilayers showed no spin valve behavior, but an increased coercivity and supressed exchange bias were observed, probably because of coupling between the ferromagnetic layers.

Neste trabalho foram estudadas deposições químicas de ligas CuNixPy e foram fabricados termopares Cu/CuNixPy sobre superfícies de lâminas de silício. Inicialmente, as superfícies foram pré-ativadas em uma solução diluída de ácido fluorídrico contendo PdCl2. Em seguida, foi empregado um banho químico alcalino diluído em água deionizada contendo 15 g/l NiSO4.6H2O; 0,1 a 0,3 g/l CuSO4.5H2O; 15 g/l Na2HPO2.H2O e 60 g/l Na3C6H5O7.2H2O na temperatura de 80OC sendo que NH4OH foi adicionado até que o pH do banho atingisse o valor de 8,0. Verificamos que a concentração do sal de cobre na solução de deposição afeta substancialmente a quantidade de cobre nos depósitos de CuNixPy. As concentrações planares e as composições dos filmes depositados foram obtidas através da técnica de espectrometria de retroespalhamento de Rutherford (RBS) e a morfologia superficial foi caracterizada através da técnica de microscopia de força atômica (AFM). A solução: 15 g/l NiSO4.6H2O + 0,3 g/l CuSO4.5H2O + 15 g/l Na2HPO2.H2O + 60 g/l Na3C6H5O7.2H2O + NH4OH (pH 8.0) na temperatura de 80OC foi a escolhida na obtenção da liga CuNiP0,5 para a construção de termopares Cu/CuNiP0,5 os quais apresentaram potência termoelétrica de aproximadamente (866) V/oC semelhante aos valores típicos apresentados na literatura para Cu/CuNi. / In this work, it was studied chemical depositions of CuNixPy alloys and it was fabricated Cu/CuNixPy thermocouples onto silicon wafer surfaces. Initially, surfaces were pre-activated in a diluted hydrofluoric acid solution containing PdCl2. Following, it was used a de-ionizedwater- diluted alkaline chemical bath containing 15 g/l NiSO4.6H2O; 0,1-0,3 g/l CuSO4.5H2O; 15 g/l Na2HPO2.H2O and 60 g/l Na3C6H5O7.2H2O at temperature of 80OC where NH4OH was added until ph was 8.0. The concentration of copper salt in the deposition solution greatly affected the Cu content of the CuNixPy deposits. Areal concentration and composition were measured by Rutherford Backscattering Spectrometry (RBS) and surface morphology was characterized by Atomic Force Microscopy (AFM). The solution: 15 g/l NiSO4.6H2O; 0.3 g/l CuSO4.5H2O; 15 g/l Na2HPO2.H2O; 60 g/l Na3C6H5O7.2H2O; NH4OH (pH 8.0) at the temperature of 80OC was chosen to obtain the CuNiP0.5 alloy to fabricate Cu/CuNiP0.5 thermocouples with thermoelectric power of about (866) V/oC, which is similar to the typical values reported in literature for Cu/CuNi.

Os filmes moleculares constituídos por complexos polipiridínicos de rutênio, clusters trigonais de acetato de rutênio e porfirinas polimetaladas, tem sido investigados de forma sistemática, proporcionando uma ampla variedade de interfaces funcionais, para uso em dispositivos eletrônicos, sensores, células electrocatalíticas e de fotoconversão de energia. Tais filmes tem sido gerados por meio de métodos conhecidos como dip coating, drop casting, e deposição química/eletroquímica, apresentando aspectos morfológicos extremamente ricos, os quais foram investigados nesta tese, por meio de microscopia de varredura de sonda. Estudos de microscopia de força atômica foram dirigidos para os filmes moleculares gerados por dip coating. As imagens foram analisadas com bons resultados através do Programa da Gwyddion, permitindo a avaliação dos parâmetros de rugosidade envolvidos nas formas e distribuição dos grãos superficiais. Os filmes obtidos por drop casting foram investigados por meio da microscopia de força atômica, MACMode, apresentando uma grande variedade morfológica, associada principalmente com o processo de dewetting, sob a influência de interações moleculares específicas. A eletropolimerização dos complexos foi monitorada por meio de AFM condutivo, permitindo sondar as características condutoras dos filmes poliméricos. Filmes de DNA e nanopartículas magnéticas ancoradas sobre superfície de ouro foram investigados através de AFM MACMode, e AFM magnético, respectivamente. Finalmente, uma nova abordagem de sondas ultrassensitivas, foi explorada através da imobilização de nanopartículas magnéticas sobre MACLevers, ampliando os limites de detecção gravimétrica até sub-picograma. / Molecular films constituted by ruthenium polypyridine complexes, triangular ruthenium acetate clusters, and polymetallated porphyrins have been systematically investigated, providing a wide range of functional interfaces for electronic devices, sensors, photoconversion and electrocatalytical cells. Such films have been generated by dip coating, drop casting and electrochemical deposition, displaying very rich morphological aspects, which have been investigated by means of scanning probe microscopy. AFM studies have been carried out for the molecular films generated by dip coating. The images were successfully analysed using the Gwyddion software, allowing the evaluation of the rugosity parameters determining the grain shapes and distribution over the films. The films obtained by drop casting have been investigated by means of MACMode SFM, exhiting a wide variety of morphologies, mainly associated with the dewetting of the samples, under the influence of specific molecular interactions. Electropolymerization of molecular complexes have been monitored by SFM techniques, including the electroconducting mode to probe the conductivity of the polymeric films. Gold anchored films of DNA and magnetic nanoparticles have also been successfully investigated by MACMode SFM and magnetic SFM techniques, respectively. Finally, a new approach for ultra-sensitive probes, based on the immobilization of magnetic nanoparticles onto the MACLevers has been devised, allowing the detection of sub-picogram amounts of analytes

Motivados por trabalhos anteriores que analisaram diferentes comportamentos entre cristais e filmes policristalinos, relacionados com a cristalinidade e a concentração de impurezas, neste trabalho investigamos métodos de obtenção e processamento de filmes de haletos alcalinos dopados. Durante este trabalho foi montado um sistema de evaporação que disponibilizou a utilização de duas fontes de evaporação para a produção de amostras: resistiva e via feixe de elétrons. Apresentamos uma comparação entre resultados de caracterizações dos filmes produzidos e de monocristais existentes na literatura. A fim de se obter filmes dopados com impurezas mono e divalente e, também, duplamente dopados, alguns métodos alternativos de processamento foram investigados. A partir da comparação entre os sistemas KCl:(In +, Tl+ e Cu+) determinamos a dependência da cristalinidade em função do tamanho do íon dopante. O efeito da temperatura do substrato durante a evaporação foi investigado para o sistema KCl:Tl+, e comparado com resultados obtidos em filmes submetidos a tratamentos térmicos. Para a obtenção de filmes do sistema KCl:Yb2+:CN-, a preparação dos materiais precursores é um aspecto muito importante a ser considerado, a fim de se reproduzir nos filmes propriedades similares às dos monocristais. Nesse sentido, para evaporação foram utilizados o próprio cristal e pastilhas dos sais precursores obtidas a partir de técnicas de processamento cerâmico. A caracterização óptica dos filmes foi feita através de espectroscopia de absorção óptica e luminescência. A morfologia foi observada através de microscopia eletrônica de varredura e de força atômica, e a estrutura determinada por técnica de difração de raios X / The present work has been motivated by previous research on doped alkali halides films, that had been compared with single crystals, yielding different features, wich were related to crystallinity and impurity concentration. Preparation and processing techniques of doped alkali halides polycrystalline films have been investigated in this work. Two different evaporation sources have been used for samples production: resistive and via electron beam gun. Main results presented here are used to compare single crystals and films. In order to prepare single and double doped films, we have also tried several processing methods. From investigation of KCl:Tl+ system we have determined crystallinity dependency with impurity ion size. The KCl:Tl+ system has been used to verify the effect of substract temperature during evaporation. Results have been compared with films submited to thermal annealing. To obtain double doped KCI:Yb2+ :CN- films, we were very careful with preparation of precursor materials, since we intended to reproduce single crystals physical properties. Then, we have used single crystal itself for evaporation, besides pressed power pieces from precursor salts, obtained from ceramics processing technique. Optical absorption and photoluminescence have been carried out to perform optical characterization of evaporated films. Morphology has been observed by atomic force microscopy and scanning electron microscopy, and film structure has been observed by X-ray diffraction technique

Muitos organismos vivos, tal como seus constituintes, são formados por sistemas químicos complexos que envolvem a interação entre compostos orgânicos e inorgânicos ligados química e/ou fisicamente. Nestes sistemas as matrizes orgânicas são geralmente compostas por macromoléculas como polissacarídeos e proteínas. Essas moléculas têm o papel de direcionar a nucleação e o crescimento da porção inorgânica. O uso de superfícies metálicas adequadas recobertas por este tipo de filme híbrido tem potencial aplicação em implantes de substituição óssea, no qual são requeridas superfícies quimicamente inertes, mas que ao mesmo tempo estimulem processos de calcificação. Nesta tese estudou-se o crescimento de CaCO3 sobre superfícies metálicas de alumínio e aço inox recobertas por matrizes orgânicas compostas por diferentes poliânions e pelo policátion quitosana, na forma de filmes montados camada-a-camada (do inglês LbL), na presença ou não de fosfolipídeos (filmes Langmuir-Blodgett), formando um meio confinado para o crescimento do mineral. Diferentes técnicas foram utilizadas: microscopia eletrônica, microscopia de força atômica, espectroscopias de reflexão nas regiões do Uv-vis, e do infravermelho, Raman, espalhamento e difração de raios-X. Estudou-se a influência de diferentes grupos carregados dos fosfolipídeos e dos poliânions, tal como sua conformação, no crescimento de CaCO3. O tipo de interação entre o poliânion e a quitosana leva ao crescimento de matrizes poliméricas com diferenças em suas espessuras e capacidade de retenção de líquido, modificando as condições de supersaturação local e influenciando no tipo de estrutura de CaCO3. Puderam ser identificados dois polimorfos formados sobre os filmes orgânicos de poli(ácido acrílico) e quitosana, sugerindo que existem dois diferentes sítios onde a nucleação pode ser iniciada: a partir da solução de CaCl2 aprisionada na matriz polimérica e o outro a partir dos íons cálcio ligados como contra-íons aos grupos negativamente carregados do poliânion. Na presença do pré-recobrimento LB, a natureza da cabeça polar do fosfolipídeo direciona o tipo de ligação e crescimento da matriz polimérica, que levam ao crescimento de partículas de CaCO3 com morfologia e tamanho variados, explicados em termos da presença de ambientes com diferenças de concentrações locais de Ca2+. Além disso, verificou-se que a rugosidade superficial dos suportes metálicos pode favorecer a formação do polimorfo de CaCO3 cineticamente mais estável, mostrando que o processo de cristalização sobre estes suportes é um processo governado por difusão. A hidrofilicidade dos suportes é aumentada pela presença da matriz orgânica e pela presença de CaCO3 sobre as matrizes. O crescimento de CaCO3 em meios confinados tridimensionais, formados por membranas de policarbonato modificadas com filme finos de polieletrólitos, também foi estudado. Este tipo de molde leva à formação de estruturas cilíndricas que seguem a morfologia dos poros da membrana. A presença de poli(ácido acrílico) leva a formação de estruturas cilíndricas ocas, enquanto que cilindros completamente preenchidos foram formados nos poros contendo quitosana na última camada. Estes resultados foram explicados com base em diferenças na etapa de nucleação: na presença de PAA a nucleação de CaCO3 deve iniciar-se a partir dos íons Ca2+ ligados ao poliânion que, por sua vez, está ligado diretamente às paredes do molde; já na presença que quitosana, com maior capacidade de retenção de liquido e sem interação específica com Ca2+ a nucleação e seqüente cristalização devem ocorrer por todo o poro da membrana. As estruturas formadas são em sua maioria monocristais de calcita hexagonal orientadas na direção cristalográfica <2 -2 1>. / Some living organisms as well as their constituents are formed by complex chemical systems which involves the interaction among organic and inorganic compounds bounded physically or chemically. In these systems the organic matrices are usually composed by macromolecules like polysaccharides and proteins. These molecules have an important hole in tailoring the nucleation and the sequent growth of the inorganic portion. Metallic surfaces coated with these hybrid films have potential application as implants for bone substitution for which the surfaces must be chemically inert but at the same time they should stimulate calcification processes. In this present thesis we studied the growth of CaCO3 over aluminium and stainless steal surfaces coated with layer-by-layer films composed by different polyanions and chitosan as polycation, in the presence or not of phospholipids (Langmuir-Blodgett films). These organic matrices formed a confined medium within which CaCO3 particles were growth. Different techniques were applied in order to understand these systems: electronic microscopy, atomic force microscopy, UV-Vis and infrared reflection spectroscopy, Raman, and X-ray scattering and diffraction. We studied the influence of the different charged groups of the phospholipids and the polyanion as well as their conformation on CaCO3 growth. The type of interaction between the polycation and the polyanions tailors the growth of the organic matrices, forming films with different thickness and different water retention abilities which change the local supersaturation conditions changing the structure of the CaCO3 formed. Two types of CaCO3 polymorphs were growth over poly(acrylic acid) (PAA) and chitosan films suggesting that there are two sites where the nucleation can be started: the CaCl2 solution retained in the gel-like organic films and the Ca2+ ions bounded to the negative groups of the polyanion. In the presence of the LB pre-coating, the nature of the phospholipid polar head tailors the binding and the growth of the polymeric matrices leading to the formation of CaCO3 particles with difference in their sizes and morphologies. This result was explained in basis of the differences in the Ca2+ local concentrations in each situation. Moreover, it was observed that the surface roughness of the supports can favour the formation of vaterite, the kinetically most stable CaCO3 polymorph, showing that the crystallization may be guided by diffusion processes. The hidrophilicity of the supports was improved by the presence of both organic and hybrid films. The growth of CaCO3 in tridimentional confined mediums was done using LbL modified polycarbonate membranes as template. This template leads to the formation of cylindrical CaCO3 particles following the morphology of the membrane pores. CaCO3 tube-like structures were formed in presence of PAA, while rod-like structures were formed in presence of chitosan in the top LbL layer. These results were explained on basis of the difference in the nucleation stages: in the presence of PAA the nucleation starts on the Ca2+ ions bounded to the polyanion that is linked to the walls of the template; in the presence of chitosan that presents higher water retention ability and has no specific interaction with Ca2+ ions, the nucleation and sequent crystallization should occur through the entire pore of the membrane. The electron diffraction patterns showed that the CaCO3 structures are single crystals of the calcite polymorph oriented in < 2 -2 1> crystallographic direction.

Uma das técnicas para fabricar microestruturas em diamante é usar moldes em silício microfabricados. Assim, microestruturas são produzidas em laminas de silício, um filme de diamante é depositado sobre essa lamina e o silício é corroído. Dessa forma é possível se obter réplicas de diamante das microestruturas que estavam presentes na superfície do molde de silício. Nesta técnica é muito importante a fidelidade morfológica da réplica de diamante, quando comparada ao molde de silício, previamente microfabricado. Um dos objetivos deste trabalho é analisar quantitativamente a fidelidade de reprodução de microestruturas em filmes de diamante, utilizando moldes de silício microfabricados. Nossos resultados mostram que a rugosidade das réplicas de diamante é sistematicamente maior que a rugosidade dos moldes de silício. Medindo degraus em escala de centenas de nanômetros, o erro na reprodução morfológica está entre 6 e 11 %. No caso de medidas de degraus em escala de dezenas de nanômetros, o erro na reprodução é de aproximadamente 18 %. O segundo objetivo deste trabalho consiste em comparar a variação da rugosidade de uma superfície devido ao recobrimento com filmes de DLC. Os resultados sugerem que, para substratos com rugosidade original de centenas de nanômetros, a variação da rugosidade tende a aumentar com a espessura do filme de DLC até um valor máximo, a partir do qual ela tende a diminuir. Para substratos com rugosidade original de alguns poucos nanômetros, a variação da rugosidade oscila aleatoriamente, não apresentando tendências de aumentar ou diminuir com a espessura do filme de DLC. Finalmente, a última parte desta Tese foi fabricar um microbocal de diamante utilizando a técnica de moldes microfabricados em silício. / One of the techniques to fabricate microstructures in diamond is to use microfabricated silicon molds. Microstructures are produced on silicon wafer; diamond film is deposited on it and the silicon is etched. In this way, it is possible to obtain diamond replicas of the microstructures that were present in the silicon surface. In this technique it is very important the morphological fidelity of the diamond replica, when compared with the silicon mold previously microfabricated. One of our objectives in this work is to analyze quantitatively the reproduction fidelity of microstructures in diamond films, using microfabricated silicon molds. The results show that, roughnesses of the diamond replicas are systematically higher than the roughness of the silicon molds. Measuring steps in scales of hundreds of nanometers, the reproduction error is between 6 and 11 %. In the case of steps measured in scales of tenth of nanometers, the reproduction error is about 18 %. A second objective of this work is to compare the roughness change of rough surfaces coated with DLC films. The results suggest that, for substrates with original roughness of hundreds of nanometers, the roughness shift tends to increase with the DLC film thickness until a maximum value and then it tends to decrease. For substrates with original roughness of few nanometers, the roughness shift oscillates erratically and it does not tend to increase or decrease with the DLC film thickness. Finally, the last part of this Thesis was to fabricate a diamond micronozzle, using the technique of silicon molds microfabricated.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:58:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 346970.pdf: 5694596 bytes, checksum: 24b9353bbaf3d5112f6c7156ccf9c6c0 (MD5) Previous issue date: 2006-08-23 / Filmes finos de ?xido de tit?nio (TiOx) foram depositados por DC Magnetron Sputtering reativo utilizando um alvo de Tit?nio (99,95 %) e uma mistura de gases Arg?nio (99,9999 %) e Oxig?nio (99,999 %). Foi alterada a atmosfera do plasma variando as press?es parciais de Ar + O2 de 0,7 a 12. O ?ndice de refra??o dos filmes foi medido atrav?s das t?cnicas de Elipsometria e Abel?s-Hackscaylo. A rela??o estequiom?trica de O / Ti e a estrutura cristalina foram medidas por RBS e XRD respectivamente. A dureza (H) foi medida utilizando testes instrumentados de dureza (HIT). A morfologia superficial dos filmes finos de TiOx foi avaliada pela t?cnica de AFM. Foi verificada neste trabalho uma rela??o direta entre as propriedades f?sicas e qu?micas dos filmes em rela??o ? altera??o da raz?o de Ar / O2. A altera??o de Ar / O2 propiciou ainda a forma??o de filmes finos com diferentes caracter?sticas sendo poss?vel dividi-los em tr?s diferentes regi?es. A primeira regi?o referente aos filmes de raz?o Ar / O2 de 0,7 a 7 apresentaram ?ndice de refra??o de 2.557 a 2.473 e estrutura composta pelas fases anatase e brookite. A segunda regi?o ? composta pelos filmes com raz?o de Ar / O2 de 7,5 a 8,5. Estas amostras apresentaram ?ndice de refra??o de 2.246 a 2.295 e estrutura cristalina referente ? fase amorfa. A amostra com raz?o de Ar / O2 = 8 apresentou, por?m ?ndice de refra??o de 1,69 sendo muito inferior aos valores da fase amorfa encontrada na literatura. Esta amostra particularmente representa o limite entre a forma??o de filmes com estrutura cristalina e estrutura amorfa quando depositados por DC Magnetron Sputtering reativo. A terceira regi?o corresponde ?s amostras depositadas com raz?o de Ar / O2 de 10 a 11. Estas amostras come?aram a apresentar caracter?sticas met?licas indicando serem o in?cio de uma regi?o com predom?nios met?licos.

Filmes finos de TiO2 foram crescidos sobre silício (100) através do processo de deposição química de organometálicos em fase vapor (MOCVD). Os filmes foram crescidos a 400, 500, 600 e 700ºC em um equipamento horizontal tradicional. Tetraisopropóxido de titânio foi utilizado como fonte tanto de titânio como de oxigênio. Nitrogênio foi utilizado como gás de arraste e como gás de purga. Foram realizadas análises de difração de raios-x para a caracterização da estrutura cristalina. Microscopia eletrônica de varredura com canhão de emissão de campo foi utilizada para a avaliação da morfologia e da espessura dos filmes. Os filmes de TiO2 crescidos a 400 e a 500ºC apresentaram fase anatase. O filme crescido a 600ºC apresentou as fases anatase e rutilo, enquanto que o filme crescido a 700ºC apresentou, além de anatase e rutilo, a fase broquita. Para se avaliar o comportamento eletroquímico dos filmes foi utilizada a técnica de voltametria cíclica. Os testes indicaram um forte caráter capacitivo dos filmes de TiO2. O pico de corrente anódica é diretamente proporcional à raiz quadrada da velocidade de varredura para os filmes crescidos a 500ºC, sugerindo que o mecanismo predominante de transporte de cátions seja por difusão linear. Observou-se que o filme crescido por 60 minutos permitiu maior facilidade de intercalação e desintercalação de íons Na+. Os filmes crescidos nas demais condições não apresentaram pico de corrente anódica, embora o acúmulo de cargas se fizesse presente. / Titanium dioxide (TiO2) thin films were grown on silicon substrate (100) by MOCVD process (chemical deposition of organometallic vapor phase). The films were grown at 400, 500, 600 and 700 ° C in a conventional horizontal equipment. Titanium tetraisopropoxide was used as source of both oxygen and titanium. Nitrogen was used as carrier and purge gas. X-ray diffraction technique was used for the characterization of the crystalline structure. Scanning electron microscopy with field emission gun was used to evaluate the morphology and thickness of the films. The films grown at 400 and 500°C presented anatase phase. The film grown at 600ºC presented rutile besides anatase phase, while the film grown at 700°C showed, in addition to anatase and rutile, brookite phase. In order to evaluate the electrochemical behavior of the films cyclic voltammetry technique was used. The tests revealed that the TiO2 films formed exclusively by the anatase phase exhibit strong capacitive character. The anodic current peak is directly proportional to the square root of the scanning rate for films grown at 500ºC, suggesting that linear diffusion is the predominant mechanism of cations transport. It was observed that in the film grown during 60 minutes the Na+ ions intercalate and deintercalate easily. The films grown in the other conditions did not present the anodic current peak, although charge was accumulated in the film.

A nanociência emergiu nos últimos anos como uma das áreas mais importantes para os futuros desenvolvimentos tecnológicos, especialmente na área de dispositivos eletrônicos. A nanotecnologia tem um caráter primordialmente interdisciplinar, que engloba conhecimentos de física, química, engenharias e biologia. Essa tecnologia está sendo usada da fabricação de microprocessadores, bombas dosadoras de fármacos e revestimentos em materiais, entre outras aplicações. Revestimentos nanocristalinos vêm sendo obtidos por meio da técnica MOCVD (deposição química de organometálicos em fase vapor), e tem proporcionado a obtenção de filmes de melhor qualidade que os obtidos por CVD convencional ou por métodos físicos. Além disso, a técnica MOCVD apresenta-se como uma alternativa competitiva porque é relativamente barata e mais fácil de ser implantada, em relação aos métodos de deposição física. Neste trabalho foram obtidos revestimentos compostos por multicamadas de TiO2/TiN. Durante o experimento, a abertura e o fechamento das válvulas de admissão dos gases exige do operador habilidade manual para acionar a válvula e controlar o tempo de deposição, o que gera possibilidade de erros, implicando diretamente na espessura de cada camada. Assim, a necessidade de diminuir a influência do operador e poder utilizar intervalos de tempo menores que um minuto para os crescimentos, gerou a oportunidade de criar um programa de computador para gerenciar todo o sistema. Tal programa foi desenvolvido utilizando-se o conceito de Máquina de Estados para o controle de processo e simulação Hardware in the loop. / Nanoscience has emerged in recent years as one of the most important areas for future technological developments, especially in the area of electronic devices. Nanotechnology has an interdisciplinary character wich includes knowledge from physics, chemistry, engineering, and biology. This technology is being used in the manufacture of microprocessors, pumps for dose of medicine, and coating materials, among others. The MOCVD technique has been used recently to obtain nanocristalline coatings, and provide films of better quality than those obtained by conventional CVD or physical methods. Furthermore, the MOCVD technique presents itself as a competitive alternative because it is relatively inexpensive and easy to deploy compared to physical deposition methods. In this work multilayer coatings of TiO2/TiN were produced. During the experiment, the opening and closing of the valves of gases admission, requires from the operator manual ability to trigger the valve and controlling the deposition time, which creates the possibility of errors, leading directly into the thickness of each layer. Thus, the need of reducing the influence of the operator, and the possibility of using time intervals of less than a minute in the growths, created the opportunity to develop a computer program to manage the whole system. The software was developed using the State machine concept for the process control and Hardware in the loop simulation.