O rápido avanço tecnológico coloca a tecnologia do Si diante de um grande desafio: substituir o dielétrico de porta utilizado por mais de 40 anos em dispositivos MOSFET (transistor de efeito de campo metal-óxido-semicondutor), o óxido de silício (SiO2), por um material alternativo com maior constante dielétrica. Nesse contexto, vários materiais têm sido investigados. Nesta tese concentramos nossa atenção em três candidatos: o óxido de alumínio (Al2O3), o silicato de zircônio (ZrSixOy) e o aluminato de zircônio (ZrAlxOy). Nossos resultados experimentais baseiam-se em técnicas de análise com feixes de íons ou raios-X e de microscopia de força atômica. No caso do Al2O3, investigamos a difusão e reação de oxigênio através de filmes relativamente espessos (35 nm) quando submetidos a tratamento térmico em atmosfera oxidante, e os efeitos que esses processos provocam em filmes finos (6,5 nm) de Al2O3 depositados sobre uma estrutura SiO2/Si. Observamos que o processo de difusão-reação em filmes de Al2O3 é diferente do observado em filmes de SiO2: no primeiro caso, oxigênio difunde e incorpora-se em todo o volume do filme, enquanto que em filmes de SiO2, oxigênio difunde através do filme, sem incorporar-se em seu volume, em direção à interface SiO2/Si, onde reage. Além disso, quando oxigênio atinge a interface Al2O3/Si e reage com o Si, além da formação de SiO2, parte do Si migra em direção ao Al2O3, deslocando parte dos átomos de Al e de O. Modelos baseados em difusão e reação foram capazes de descrever qualitativamente os resultados experimentais em ambos os casos. A deposição de filmes de Al2O3 sobre Si por deposição química de camada atômica a partir de vapor também foi investigada, e uma nova rotina de deposição baseada em préexposição dos substratos de Si ao precursor de Al foi proposta. As estruturas ZrSixOy/Si e ZrAlxOy/Si (ligas pseudobinárias (ZrO2)z(SiO2)1-z e (ZrO2)z(Al2O3)1-z depositadas sobre Si) foram submetidas a tratamentos térmicos em oxigênio ou vácuo com o objetivo de investigar possíveis instabilidades. Os tratamentos térmicos não provocaram instabilidades na distribuição de Zr, mas migração e incorporação de Si no filme dielétrico foram observadas durante os dois tratamentos para ambos os materiais.

We consider in this work the contribution of anisotropic microstructure to polarization effects in thin films. The microstructute is pictured by a simple model as composed of identical columns with elliptical cross section elongated in a direction perpendicular to that of the vapor incidence.

O rápido avanço tecnológico coloca a tecnologia do Si diante de um grande desafio: substituir o dielétrico de porta utilizado por mais de 40 anos em dispositivos MOSFET (transistor de efeito de campo metal-óxido-semicondutor), o óxido de silício (SiO2), por um material alternativo com maior constante dielétrica. Nesse contexto, vários materiais têm sido investigados. Nesta tese concentramos nossa atenção em três candidatos: o óxido de alumínio (Al2O3), o silicato de zircônio (ZrSixOy) e o aluminato de zircônio (ZrAlxOy). Nossos resultados experimentais baseiam-se em técnicas de análise com feixes de íons ou raios-X e de microscopia de força atômica. No caso do Al2O3, investigamos a difusão e reação de oxigênio através de filmes relativamente espessos (35 nm) quando submetidos a tratamento térmico em atmosfera oxidante, e os efeitos que esses processos provocam em filmes finos (6,5 nm) de Al2O3 depositados sobre uma estrutura SiO2/Si. Observamos que o processo de difusão-reação em filmes de Al2O3 é diferente do observado em filmes de SiO2: no primeiro caso, oxigênio difunde e incorpora-se em todo o volume do filme, enquanto que em filmes de SiO2, oxigênio difunde através do filme, sem incorporar-se em seu volume, em direção à interface SiO2/Si, onde reage. Além disso, quando oxigênio atinge a interface Al2O3/Si e reage com o Si, além da formação de SiO2, parte do Si migra em direção ao Al2O3, deslocando parte dos átomos de Al e de O. Modelos baseados em difusão e reação foram capazes de descrever qualitativamente os resultados experimentais em ambos os casos. A deposição de filmes de Al2O3 sobre Si por deposição química de camada atômica a partir de vapor também foi investigada, e uma nova rotina de deposição baseada em préexposição dos substratos de Si ao precursor de Al foi proposta. As estruturas ZrSixOy/Si e ZrAlxOy/Si (ligas pseudobinárias (ZrO2)z(SiO2)1-z e (ZrO2)z(Al2O3)1-z depositadas sobre Si) foram submetidas a tratamentos térmicos em oxigênio ou vácuo com o objetivo de investigar possíveis instabilidades. Os tratamentos térmicos não provocaram instabilidades na distribuição de Zr, mas migração e incorporação de Si no filme dielétrico foram observadas durante os dois tratamentos para ambos os materiais.

We consider in this work the contribution of anisotropic microstructure to polarization effects in thin films. The microstructute is pictured by a simple model as composed of identical columns with elliptical cross section elongated in a direction perpendicular to that of the vapor incidence.

O caráter aleatório e não homogêneo do crescimento de filmes finos, por processo de deposição, leva à formação de uma superfície rugosa que obedece, em geral, a uma geometria fractal. A dinâmica de crescimento da superfície do filme pode ser descrita por meio de modelos de crescimento discretos, simulações numéricas e equações diferenciais estocásticas. Os modelos e as equações nos fornecem os expoentes críticos, que descrevem o comportamento da rugosidade com a escala de observação e tempo de deposição. Crescemos filmes de platina e ouro através da técnica de implantação e deposição de íons por imersão em plasma metálico. Determinamos experimentalmente os expoentes críticos por meio de microscopia de tunelamento. Comparamos os nossos resultados experimentais com previsões dadas por alguns modelos teóricos. Verificamos que há um bom acordo entre eles e as previsões dadas pela equação estocástica de Kardar, Parisi e Zhang. A estrutura cristalina dos materiais também foi analisada por meio de difração de raios x. / The randomness and inhomogeneities in the growth of thin films generate a rough surface obeying, in general, fractal geometry. The growth dynamics of film surface can be described by theoretical discrete models, numerical simulations and stochastic differential equations. Models and equations give the critical exponents that describe the behavior of roughness with the observation scale and deposition time. We have synthesized platinum and gold films by metal plasma immersion ion implantation and deposition. We have measured the critical exponents by Scanning Tunneling Microscopy. Our experimental results were compared with some theoretical models predictions. We verified that there is a good agreement between them and the theoretical predictions given by the Kardar, Parisi and Zhang stochastic equation. The crystallographic structure was also analyzed by X-ray diffraction.

Orientador: Vitor Baranauskas / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-05T18:10:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Correa_WashingtonLuizAlves_D.pdf: 3351242 bytes, checksum: 8f30a26c68d4c1e73a72d065eaedb4f9 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Estudamos processos de dopagem do diamante crescido por deposição química a partir da fase vapor (diamante CVD) com a introdução de impurezas dopantes durante o crescimento do diamante em reatores do tipo filamento-quente. Focalizamos nossa pesquisa na dopagem do diamante com boro, ou nitrogênio, ou enxofre, visando obter diamantes com propriedades semicondutoras com condutividade eletrônica (tipo n) ou condutividade por lacunas (tipo p). Foram utilizadas contaminações intencionais utilizando: trimetil borano (B(CH3)3), ou amônia (NH3), ou dissulfeto de carbono (CS2), misturados com metano e diluídos em hidrogênio. As amostras foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura (SEM), espectroscopia Raman, espectroscopia de foto-elétrons excitados por raios X (XPS), espectroscopia de emissão de raios X excitado por feixe de prótons (PIXE) e efeito Hall. As dopagens do diamante do tipo p e do tipo n foram obtidas com contaminações de boro e enxofre, respectivamente. O diamante dopado com nitrogênio não apresentou propriedades semicondutoras / Abstract: We studied the diamond doping processes with introduction of doping impurities during the diamond growth in the chemical vapor deposition (CVD) technique, using a hot-filament reactor. Our research focused the use of boron, nitrogen or sulphur atoms in order to obtain diamond films with semiconductor properties of electronic (n-type) or hole (p-type) current transport mechanisms. Trimethyl-borane (B(CH3)3), or ammonia, or carbon disulphide (CS2), mixed with methane and hydrogen were used in the feed gas mixture. The diamond samples were characterized by scanning electron microscopy (SEM), Raman spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Proton-induced X-ray emission (PIXE) and Hall effect. p-type and n-type diamonds have been obtained with boron and sulphur doping, respectively. However, the nitrogen doped samples do not presented semiconductor properties / Doutorado / Engenharia de Eletronica e Comunicações / Doutor em Engenharia Elétrica

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / O diÃxido de estanho (SnO2) em forma de filme fino pode ser produzido com grande transparÃncia à luz visÃvel e boa condutividade elÃtrica. Os filmes finos de SnO2 possuem muitas aplicaÃÃes tecnolÃgicas na indÃstria, principalmente em aparelhos eletrÃnicos que utilizam display de visualizaÃÃo, como em dispositivos em laboratÃrios de pesquisa. Uma das aplicaÃÃes mais promissoras à a sua utilizaÃÃo como Ãxido condutor transparente em cÃlulas solares fotovoltaicas. Devido as suas caracterÃsticas de transparÃncia Ãtica no espectro visÃvel e baixa resistividade, os filmes finos de diÃxidos de estanho sÃo empregados como componente constituinte de cÃlulas solares fotovoltaicas. A proposta deste trabalho à a utilizaÃÃo de um forno, que utiliza a tecnologia de CombustÃo em Meios Porosos para fabricaÃÃo de filmes finos de diÃxido de estanho sobre substratos de vidro, utilizando a tÃcnica de spray pirÃlise. O forno utilizado nesse projeto possui uma cÃmara, onde os filmes de SnO2 sÃo sinterizados, e uma antecÃmara, onde a soluÃÃo precursora dos filmes à aplicada sobre substratos de vidro. Uma pistola spray foi adaptada ao forno, acoplada a antecÃmara, para a aspersÃo da soluÃÃo de estanho sobre substratos de vidro. Foi utilizada a tÃcnica de dopagem dos filmes finos com flÃor com o intuito de reduzir a resistÃncia à corrente elÃtrica. Os filmes finos de SnO2 foram caracterizados em relaÃÃo a transmitÃncia Ãtica ao espectro visÃvel e em relaÃÃo a resistÃncia elÃtrica. TambÃm foram realizadas medidas de difraÃÃo de raios-X e microscopia de forÃa atÃmica para a revelaÃÃo e estudo da estrutura dos filmes de Ãxido de estanho. / The tin dioxide (SnO2) as thin film can be produce with high transparency to visible light and good electrical conductivity. The SnO2 thin films have many technological applications in industry, mainly in electronic devices that use preview display, such as devices in research laboratories. One of the most promising applications is its use as a transparent conductive oxide in photovoltaic solar cells. Due to its transparency in the visible spectrum and low resistivity, the films of tin dioxide are used as a constituent component of photovoltaic solar cells. The present work aims to use a heat furnace, which uses combustion in porous media technology for the production of thin films of tin dioxide (SnO2) on glass substrates, using the technique of spray pyrolysis. The furnace used has a chamber where the films of SnO2 are sintered and a pre-chamber, where the precursor solution is applied films on glass substrates. Spray gun was adapted to furnace and coupled to the antechamber for the spraying of the solution of tin on glass substrates. The technique of doping thin films of Fluoride was used in order to reduce the resistance to electrical current. The thin films of SnO2 was characterized by their optical transmittance spectrum and electrical resistance. The structure of films of tin oxide was study by x-ray diffraction and atomic force microscopy.

[pt] O Alq3 é um dos mais importantes semicondutores orgânicos utilizados como transportador de elétrons e emissor em dispositivos eletroluminescentes (OLEDs). Este trabalho apresenta o estudo das propriedades ópticas, eletroquímicas, elétricas e morfológicas de três complexos baseados em íons de terras raras (TR) ligados à 8-hidroxiquinolina (q), Li[TR(q)4] (TR igual a La3mais, Y3mais e Lu3mais). Os espectros de absorção na região UV-Vis possuem máximos em 382nm para os complexos de Y3mais/La3mais e em 388nm para o complexo de Lu3mais. Os espectros de fotoluminescência dos complexos correspondem à emissão da (q) e não exibem as linhas características de emissão dos íons de terras raras. Os dados de analise térmica indicam que os complexos são termicamente estáveis até 325 graus Celsius e que apresentaram H2O absorvida da atmosfera. Os OLEDs fabricados e caracterizados neste trabalho foram de dois tipos: bicamadas e multicamadas.A1)ITO/NPB(25nm)/Li[TR](q)4](40nm)/Al(120nm);A2)ITO/NPB(25nm)/[Eu(DBM)3phen](20nm)/BCP(10nm)/Li[TR(q)4](20nm)/Al(120nm). Os OLEDs bicamadas apresentaram, em seus espectros de eletroluminescência, as bandas de emissão da (q) entre 520 ate 540nm. Os OLEDs multicamadas foram fabricados para testar a eficácia dos complexos Li[TR(q)4] como camadas transportadoras. Este trabalho evidenciou uma interessante dependência entre o pico máximo da emissão eletroluminescente e o raio iônico dos íons de TR. Os OLEDs baseados nos complexos Li[TR(q)4] apresentaram boas características quando comparadas com os OLEDs baseados Alq3, mostrando-se compostos promissores para o desenvolvimento de dispositivos orgânicos. / [en] The Alq3 is one of the most important organic semiconductors used as electron transporting and emitting material in organic electroluminescent devices (OLEDs). This work presents the investigation of the optical, electrochemical, electrical and morphological properties of three complexes based in ions of rare earth (RE) coordinated to 8-hydroxyquinoline (q), Li[RE(q)4] (RE equal La3more, Y3more and Lu3more). The UV-Vis absorption spectrum present the maximum absorption at: 382nm for Y3more/La3more complexes and 388nm for the Lu3more complex. The photoluminescence spectra of the complexes correspond to the emission of the (q) and does no exhibit characteristic lines of the rare earths ions. The thermal analysis data indicate that the complexes are thermally stable until 325 Celsius degrees and that showed H2O molecules absorbed from the atmosphere. The fabricated and characterized OLEDs in this work were of two types: bilayer and multilayer.A1)ITO/NPB(25nm)/Li[TR(q)4](40nm)/Al(120nm);A2)ITO/NPB(25nm)/[Eu(DBM)3phen](20nm)/BCP(10nm)/Li[TR(q)4](20nm)/Al(120nm). The bilayer OLEDs showed, in their electroluminescence spectra, the emission bands of the (q) between 520 until 540nm. The multilayer OLEDs were fabricated to test the efficiency of the complexes Li[TR(q)4] as transport layers. This work showed an interesting dependence between the EL emission peak and the ionic radius of the of RE ions. The OLEDs based on the Li[RE(q)4] complexes presented good characteristics when compared to the OLEDs based on Alq3, showing as promising compounds to the organic devices development.

Orientador: Fábio Simões de Vicente / Banca: Alexandre Mesquita / Banca: Carlos Miranda Awano / Resumo: Filmes fotocrômicos dopados com heteropoliânions de molibdênio apresentam interessantes propriedades ópticas e fotocatalíticas com aplicações em inúmeras áreas desde materiais para optoeletrônica até células de combustível e energia. Neste trabalho materiais híbridos de sílica/orgânico dopados com o ácido fosfomolíbdico, H3PMo12O40, (HPMo) foram preparados na forma de filmes finos para estudo das propriedades ópticas e fotossensibilidade por exposição dos filmes finos a radiação ultravioleta. A matriz de sílica/orgânico no estado coloidal foi sintetizada através do processo sol-gel a partir da hidrolise ácida dos alcóxidos de silício 3-glicidoxipropiltrimetoxisilano (GPTS) e tetraetilortosilicato (TEOS). A matriz de sílica/Orgânico foi dopada com HPMo dissolvido em acetonitrila (ACN) e tetrahidrofurano (THF) e um segundo conjunto de amostras dopada com HPMo:THF e HPMo:ACN com a adição de Cloreto de Cobre (CuCl). Filmes finos fotossensíveis foram preparados por deposição das matrizes coloidais de sílica/orgânico dopadas com HPMo:ACN e HPMo:THF (HA e HT) e dopadas com HPMo:ACN:CuCl e HPMo:THF:CuCl (HAC e HTC). Pela técnica de absorção óptica e/ou transmitância na região do UV/VIS foi possível estudar os processos fotossensíveis nestas amostras, como o surgimento de bandas de absorção na região UV-VIS após exposição das amostras a luz UV (fotoescurecimento por redução do Mo+6→ Mo+5) e a velocidade do processo (constantes de tempo) e sua reversibilidade (clareamento, Mo+5→ Mo+6).... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Photochromic films doped with molybdenum heteropolyanion present interesting optical and photocatalytic properties with applications in several areas such as optoelectronics, fuel cells and energy. In this work thin films of Silica/organic hybrid materials doped with phosphomolybdic acid H 3 PMo 12 O 40, (HPMo) were prepared for the study of the photosensitivity with exposition to UV light. Colloidal Silica/organic hybrid matrix was synthesized by sol-gel process via acid hydrolysis of 3- glycidoxypropyltrimethoxysilane (GPTS) and tetraethylorthosilicate (TEOS) silicon alkoxides. The colloidal Silica/organic matrix was doped with HPMo dissolved into acetonitrile (ACN) and tetrahydrofuran (THF) and also HPMo in ACN and HPMo in THF with addition of copper chloride (CuCl). Photosensitive thin films were deposited by dip- coating from Silica/organic colloidal matrix doped with HPMo:ACN and HPMo:THF (HA e HT) and also HPMo:ACN:CuCl e HPMo:THF:CuCl (HAC e HTC). The photosensitivity of the samples was studied by UV-VIS optical absorption spectroscopy allowing indentifying the rising of absorption bands aroud 780 nm after UV irradiation of the films (photodarkening related to Mo +6 → Mo +5 ) and also the reversibility of the process without UV (bleaching due to Mo +5 → Mo +6 ). Samples HA, HT, e HAC, HTC showed strong reversible photodarkening and the samples doped with copper (HAC, HTC) showed a faster bleaching process compared with samples without copper. Optical transmittance at... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Carlos José Leopoldo Constantino / Banca: Valdemiro Pereira de Carvalho Júnior / Banca: Henrique de Santana / Banca: Emerson Marcelo Girotto / Banca: Marystela Ferreira / Resumo: Diferentes técnicas de preparação de filmes finos podem ser aplicadas para a modificação de substratos condutores. Neste projeto de doutorado será explorada a modificação de substratos condutores a partir das técnicas de eletropolimerização e Langmuir-Schaefer (LS) para o complexo metálico N,N'-bis(salicilideno)-1,3-propanodiamina de níquel (Ni-Salpn) e ftalocianina de ferro (FePc), cujas diferentes maneiras de estruturar-se podem levar a distintas respostas eletroquímicas. As técnicas de microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, microscopia de força atômica, espectroscopias de absorção no UV-Vis, infravermelho, espalhamento micro-Raman e difração de raios-X serão aplicadas para a determinação da arquitetura supramolecular dos filmes finos. Diferentes técnicas voltamétricas serão utilizadas para a caracterização eletroquímica e determinação de analitos da classe das catecolaminas, como a L-Dopa e a dopamina. Pretende-se com este projeto contribuir para a área de sensores eletroquímicos a partir de eletrodos modificados com filmes finos que apresentam diferentes arquiteturas supramoleculares. / Abstract: This work reports the modification of conductor substrates in sensorial application from the deposition of thin films of two metallic complexes (Ni-Salpn and FePc) using the LangmuirSchaefer (LS) and electrodeposition techniques, aiming to correlate the structural and electrochemical properties of these films. The Langmuir films of Ni-Salpn exhibited low stability on the interface water/air, which made it impossible the deposition of these films on solid substrates using the LS technique. However, were easy deposited by electrodeposition. In structural terms, the Ni-Salpn electrodeposited film showed a formation of "molecular columns", being the Ni-Salpn molecules preferentially oriented with one of the complex macrocycles perpendicular to the substrate plane. The FePc films were formed by both deposition techniques (LS and electrodeposition). In structural terms, the FePc electrodeposited films were more homogeneous (surface morphology), less rough and more compact than the LS films. The FePc molecules are preferentially oriented in a flat-on position in relation to the substrate plane to both FePc films. The largest difference between FePc LS and FePc electrodeposited films is the oxidation state of the metal center, being the FeII to LS films and FeI to electrodeposited films ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor