Orientador: Antonio Manoel Mansanares / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-31T14:56:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Freitas_LauraRamosde_M.pdf: 1468493 bytes, checksum: d51aae7d74c53b05185b25fb56702d4c (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: A caracterização térmica de filmes finos tem altíssima relevância tecnológica devido à sua ampla utilização na fabricação de dispositivos. Além disso, apresenta também um aspecto fundamental já que as propriedades térmicas podem ser alteradas neste tipo de estrutura devido ao rearranjo dos átomos ou moléculas. A Microscopia Fototérmica de Reflexão se mostrou adequada para realizar este tipo de caracterização, com a vantagem de ser uma técnica sem contato. Esta técnica fundamenta-se na variação da refletância da amostra, causada pela geração de calor quando se incide luz laser modulada sobre a mesma. A onda térmica assim gerada é sondada através de um segundo feixe laser contínuo que é refletido na superfície do material. Construímos, então, um modelo teórico tridimensional que descreve a propagação de ondas térmicas nestas estruturas, incluindo uma resistência térmica na interface filme/substrato. Foram feitas simulações computacionais para amostras de ouro sobre vidro, polímero sobre vidro e polímero sobre silício. Basicamente, pode-se realizar dois tipos de experimento (simulação): fixar a posição dos feixes e varrer a freqüência de modulação, ou fixar a freqüência de modulação e variar a posição relativa dos feixes. Neste segundo caso, privilegia-se a difusão lateral e através de uma solução assintótica (para grandes distâncias da fonte), encontra-se a relação de dispersão da onda térmica. Através dos resultados numéricos pudemos encontrar as condições experimentais mais apropriadas para evidenciar um determinado parâmetro envolvido neste problema. Foram realizadas medidas em filmes metálicos sobre vidro e filmes de polímeros depositados a plasma sobre substratos de vidro e de silício. Os resultados experimentais confirmaram o modelo proposto / Abstract: Thin film characterization is extremely important in many technological areas. Besides, it has also a fundamental aspect, for the thermal properties can be modified in these systems (in comparison with bulk values). Photothermal Microscopy is widely used with this purpose, because it is a noncontact sensitive technique. This technique is based on the dependence of the sample reflectance with temperature. A modulated laser beam is used to heat the sample, and the thermal waves generated are monitored by a second continuous laser beam. A tridimensional model was developed to describe the thermal wave propagation in these structures, including a thermal resistance at the film/substrate interface. We have made numerical calculations for: gold and polymer films on glass and polymer films on silicon. One can make two kinds of mesurement: set a distance between the beams and vary the modulation frequency or set a frequency and vary the position between the beams. In the second case, the lateral heat diffusion is evidenced, and one can find the dispersion relation of the thermalwave. By numerical results we could determine the experimental conditions which emphasize a parameter involved in this problem. We have made measurements in metallic films on glass and in polymer films on glass and on silicon. The experimental results confirmed the model / Mestrado / Física / Mestre em Física

Orientador: Antonio Manoel Mansanares / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-09-26T13:55:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Freitas_LauraRamosde_D.pdf: 4490607 bytes, checksum: c7b66729395ef47ae8f2ab3bb212544e (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: A Microscopia Fototérmica de Reflexão vem sendo utilizada na investigação de dispositivos micro e opto-eletrônicos em operação, devido ao seu caráter não destrutivo e por não requerer contato com a superfície da amostra. Esta técnica se baseia na dependência da refletância da amostra com a temperatura, com o campo elétrico local, bem como com a densidade de portadores livres, que são, por sua vez, afetados por defeitos. Este fato torna esta técnica muito adequada para investigar defeitos em processos de fabricação e envelhecimento destas estruturas. Neste trabalho, apresentamos um estudo experimental e teórico sobre a resposta fototérmica em função do comprimento de onda do feixe de prova, para estruturas micro-eletrônicas estratificadas. As amostras consistiram basicamente de trilhas condutoras de silício policristalino de diversos chips. As medidas de termo-refletância foram realizadas na faixa de comprimento de onda de 450nm até 750nm, sendo que as trilhas foram alimentadas sempre com corrente modulada, com três montagens experimentais diferentes. Um padrão oscilatório é observado na região espectral em que a camada superior é transparente. Essas oscilações são causadas pelas múltiplas reflexões nas interfaces. Utilizando um modelo termo-óptico, mostramos que as constantes (n e k), que dependem do comprimento de onda, assim como suas derivadas com relação à temperatura (dn/dT e dk/dT), influenciam fortemente o sinal de termo-refletância. A espessura óptica das camadas, principalmente determinadas pela parte real dos índices de refração, define o período de oscilação. Por outro lado, a parte imaginária estabelece o comprimento de onda em que as oscilações começam. Abaixo de um certo comprimento de onda, a luz de prova não penetra no material e a refletância da camada superficial domina o sinal / Abstract: Photothermal microscopy has been used as a suitable technique for the investigation of micro- and opto-electronic devices in operating cycle, because of its non-contact and non-destructive character. This technique is based on the dependence of the sample reflectance with temperature and with local electric field, as well as with free carrier density, which are in their turn disturbed by defects. This fact makes this technique very useful for investigating defects in fabrication and aging processes of such structures. In the present work, we report an experimental and theoretical study of the thermoreflectance response as a function of the probe wavelength for layered microelectronics structures. The investigated samples consisted of polycrystalline silicon conducting tracks from various chips. Thermore²ectance measurements were carried out in the wavelength range from 450 to 750 nm with the tracks biased in modulated regime, with three diÿerent experimental setups. An oscillating pattern is observed in the spectral region where the upper layer is transparent. Such oscillations are due to the interference resulting from the multiple reflections at the interfaces. Using a thermo-optical model, we show that the optical constants (n and k) of the materials, which are wavelength dependents, as well as their temperature derivatives (dn/dT and dk/dT), strongly in²uence the thermoreflectance signal. The optical thicknesses of the layers, mainly determined by the real part of the refractive indexes, de½ne the period of oscillation. On the other hand, the imaginary part of the refractive indexes establishes the cutoÿ wavelength of the oscillations. Below this cutoÿ wavelength, the probe light does not penetrate the material, and the upper surface reflectance dominates the signal / Doutorado / Física da Matéria Condensada / Doutor em Ciências