Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Boron nitride (BN) is a compound formed by covalent bonds between boron and nitrogen atoms. In the crystalline phase it can be found in different structures, such cubic (c-BN), simgle hexagonal (h-BN), wurtzite (w-BN) and rhombohedral (r- BN). Similarly to graphite h-BN can form two dimensional structures, which can be cut to form tubes. Otherwise, c-BN has hardness similar to diamond, which is retained up to 2000 °C while diamond turns into to graphite at about 900 °C. These properties make BN a promissor material for nanoelectronics in a hot environment. Here, we investigate structural and electronic properties of BN nanotubes. Our study is directed not only to BN nanotubes in the pristine form (no defects), but also when topological defects (vacancies) and dopant impurities (Carbon) are present. The first principles calculations are based on the density functional theory with the generalized gradient approximation for the exchange-correlation term. The calculations were performed using the SIESTA computer code using gaussian functions to expand the Khon-Sham orbitals. We observe that C impurities have low formation energies when compared to vacancies have high formation energies. All the pristine BN nanotubes studied are non magnetic semiconductor with a band gap energy around 3.5 eV, which is almost independent of the tube chirality and diameter. Carbon impurities introduce localized electronic levels into the band gap while vacancies give magnetic moments to the BN nanotubes. Calculations for complex defects (carbon impurities and vacancies) show that the formation of these complex defects have lower formation energies when compared to the sum of the formation energies for isolated defects, indicating that these defects have higher probability of occurring. Double vacancies have formation energies close to those for single vacancies and in the equilibrium geometry, occurs a reconstruction where a pentagon-octagon-pentagon (5−8−5) structure is present. In the optimal geometry dangling bonds are not present and the magnetic moment is zero, but non-spin-polarized electronic levels are present in the band gap. / O nitreto de boro (BN) é formado por ligações covalentes entre B e N. Na fase cristalina pode ser encontrado nas diferentes estruturas: cúbica (c-BN), hexagonal (h-BN), wurtzita (w-BN) e romboédrica (r-BN). Similar ao grafite, o h-BN pode formar estruturas bidimensionais (planos ou camadas), as quais podem ser cortadas formando tubos. O c-BN tem uma dureza semelhante à do diamante, que é mantida até 2000 °C, enquanto que o diamante se desfaz em grafite a cerca de 900 °C. Estas propriedades fazem do BN um material promissor para nanoeletrônica em ambientes abrasivos. Neste trabalho, estudamos as propriedades estruturais e eletrônicas de nanotubos de BN. Nosso estudo é dirigido não só para os nanotubos de BN na forma pristina (sem defeitos), mas também quando defeitos topológicos (vacâncias) e impurezas (carbono) estão presentes. Os cálculos de primeiros princípios são baseados na teoria do funcional da densidade (TFD) com a aproximação do gradiente generalizado para o termo de troca-correlação (AGG). Utilizamos o código computacional SIESTA com funções gaussianas para expandir os orbitais de Khon-Sham. Observamos que as energias de formação para impurezas de carbono (C) são menores que para vacâncias. Os nanotubos de BN na fase pristina estudados são semicondutores não magnéticos com um gap de energia de cerca de 3,5 eV e praticamente independente do diâmetro e da quiralidade do tubo. Impurezas de carbono introduzem níveis eletrônicos localizados no gap enquanto que vacâncias geram momentos magnéticos para os nanotubos de BN. Cálculos para defeitos complexos (impurezas de C e vacâncias) mostram uma menor energia de formação quando comparados com defeitos isolados, indicando maior probabilidade de ocorrer. Vacâncias duplas têm energias de formação similares as de vacâncias simples e na geometria de equilíbrio ocorre uma reconstrução onde uma estrutura pentágono-octógono-pentágono (5−8−5) está presente. Não existem ligações pendentes e o momento magnético é zero, mas níveis eletrônicos de spin não polarizados estão presentes no gap.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:14:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 parte1.pdf: 2147467 bytes, checksum: 06d61abcd760c3d3a8cc6b1d61af88fa (MD5) Previous issue date: 2008-08-21 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this work, we performed an analysis of the structural and electronic stability of nanostructures of Boron Nitride (BN), such as layers, tubes and cones, when doped with Carbon, through first-principles calculations as implemented in code SIESTA. We found that substitutional doping of Carbon for either a single Boron or a single Nitrogen atom produces significant changes in the conductive properties of each material. Such replacement process transforms the formerly insulating material, in a n-type conductor, donnor of electrons, for Boron replaced by Carbon, and the p-type, acceptor of electrons, for the Nitrogen substitution. Furthermore, we also performed calculations with spin-polarization and found occurrence of spontaneous magnetization of 1μB for all doped structures, except for tube (6,0), which presented a magnetic moment of 0;2μB. This magnetization is attributed to the unpaired electron located in the pz orbital of carbon. It was also noted that the doped layers become more energetically stable as the number of atoms increases. To the tubes, increased stability occurs with the increase in diameter combined with the consequent increase in the number of atoms. At the cones, stability energy is reduced with the increase in the angle of disclination. These effects are the result of a combination of percentage concentration of the defect and the greater or lesser degree of hybridization. / Neste trabalho, fizemos uma análise da estabilidade estrutural e eletrônica de nanoestruturas de Nitreto de Boro (BN), tais como planos, tubos e cones, quando dopadas com carbono, através do uso de cálculos de primeiros princípios como implementado no código SIESTA. Encontramos que a dopagem substitucional de carbono por boro ou nitrogênio provoca mudanças significativas nas propriedades condutoras de cada material. Tais substituições transformam o material que antes era isolante, em condutor do tipo n, doador de elétrons, para o boro substituído pelo carbono, e do tipo p, receptor de elétrons, para a substituição do nitrogênio. Além disso, realizamos cálculos com polarização de spin e verificamos a ocorrência de um momento magnético de 1μB para todas as estruturas dopadas, com exceção do tubo (6;0) que apresentou um momento magnético de 0;2μB. Essa magnetização é atribuída ao elétron desemparelhado localizado no orbital pz do carbono. Foi verificado também que os planos dopados se tornam mais estáveis energeticamente à medida que o número de átomos aumenta. Para os tubos, o aumento da estabilidade ocorre com o aumento do diâmetro combinado com o consequente aumento do número de átomos. Já nos cones, a estabilidade energética é diminuída com o aumento do ângulo de disclinação. Esses efeitos são fruto de uma combinação entre porcentagem de concentração do defeito e do maior ou menor grau de hibridização.

O presente trabalho avalia a deposição de filmes de TiN com caráter decorativo sobre substratos de AISI 304. Os filmes produzidos neste estudo são compostos por uma intercamada de Ti entre o substrato e o filme de TiN, produzindo assim um sistema substrato/Ti/TiN. Foram estudados os efeitos da tensão de polarização aplicada ao substrato durante a deposição da intercamada de Ti e a influência da temperatura de deposição do filme, com variação de temperatura entre 25°C e 200°C. Os filmes foram depositados através da tecnologia PVD por arco catódico em um processo de deposição reativa em escala industrial, partindo de cátodos de Ti e gases argônio e nitrogênio. Os filmes tiveram sua composição química analisada através da técnica de espectroscopia por descarga luminescente, as fases cristalinas foram determinadas por difração de raios-X e a microestrutura e espessura das camadas foram avaliadas através de microscopia eletrônica de varredura (MEV). Também foi medida a dureza em nanoescala dos filmes e, como forma de complementar os resultados obtidos, a carga crítica para início de deformação plástica dos filmes foi medida através de ensaios de esclerometria linear. Os resultados mostraram que ambos os parâmetros de processos analisados exercem influência significativa nas propriedades e características dos filmes formados, principalmente no teor de contaminação por oxigênio presente nos filmes e na carga crítica para deformação plástica. Além disso, também se observou que o filme depositado à 200°C apresenta uma mudança significativa na sua orientação cristalográfica e composição química em comparação com os depositados em temperaturas inferiores. Como resultado do trabalho, pôde-se determinar os parâmetros ideais para a deposição de filmes finos de TiN decorativos, possibilitando o desenvolvimento e a aplicação da tecnologia em escala industrial. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2015-02-11T13:10:46Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Gustavo Caberlon Lain.pdf: 2832428 bytes, checksum: 9f93177004f259851cf5825bdbafb606 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-11T13:10:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Gustavo Caberlon Lain.pdf: 2832428 bytes, checksum: 9f93177004f259851cf5825bdbafb606 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior. / This work studies the deposition of titanium nitride (TiN) thin films on stainless steel AISI 304 substrate for decorative applications. The films studied here are composed of a layer of Ti working as an interlayer between the substrate and the TiN thin film, creating a system substrate/Ti/TiN. The BIAS applied on the substrate during the deposition of the Ti interlayer and the deposition temperature of the films between 25°C and 200°C were studied. The films were deposited by a PVD cathodic arc evaporation technique in a reactive deposition process, working with Ti cathodes and argon and nitrogen as gases. The equipment utilized for these depositions was an industrial PVD coating equipment. The chemical composition of the TiN films was analyzed by glow-discharge optical emission spectroscopy technique (GD-OES) and the crystalline structure by X-ray diffraction (XRD) and the microstructure and thickness by scanning electron microscopy (SEM). Also, the hardness at the nanoscale of the films was measured and scratch analyses were made to determine the critical load for the beginning of plastic deformation of the films. The results show that both analyzed process parameters significantly affect the properties and characteristics of the films, especially on the oxygen contamination content and the critical load for plastic deformation. Furthermore, it was also observed that the film deposited at 200°C presents a significant change on its crystallographic orientation and chemical composition compared with those deposited at lower temperatures. As a result of this research, it was possible to determine the optimized process conditions for the deposition of TiN thin films for decorative purposes, enabling the development and application of this technology in industrial scale.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:14:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EduardoMD_DISSERT.pdf: 1460594 bytes, checksum: 3bdc57732c952c77e8ca0b42292d1e86 (MD5) Previous issue date: 2011-01-27 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / In this work we deposit via non-reactive magnetron sputtering of radio-frequency nanofilmes of nitreto of aluminum(AlN). The nanofilms aluminum nitride are semiconductors materials with high thermal conductivity, high melting point, piezoelectricity and wide band gap (6, 2 eV) with hexagonal wurtzite crystal structure, belonging to the group of new materials called III-V nitrides in which together with the gallium nitride and indium nitride have attracted much interest because they have physical and chemical properties relevant to new technological applications, mainly in microelectronic and optoelectronic devices. Three groups were deposited with thicknesses nanofilms time dependent on two substrates (glass and silicon) at a temperature of 25 ? C. The nanofilms AlN were characterized using three techniques, X-ray diffraction, Raman spectroscopy and atomic force microscopy (AFM), examined the morphology of these. Through the analysis of X-rays get the thickness of each sample with its corresponding deposition rate. The analysis of X-rays also revealed that nanofilms are not crystalline, showing the amorphous character of the samples. The results obtained by the technique, atomic force microscopy (AFM) agree with those obtained using the technique of X-rays. Characterization by Raman spectroscopy revealed the existence of active modes characteristic of AlN in the samples / Neste trabalho depositamos via magnetron sputtering de r?dio-frequ?ncia n?o reativo nanofilmes de nitreto de alum?nio (AlN). Os nanofilmes de nitreto de alum?nio s?o materiais semicondutores com alta condutividade t?rmica, elevado ponto de fus?o, piezoeletricidade e largo "bandgap"(6;2 eV) com estrutura cristalina wurtz?tica hexagonal, pertencentes ao grupo de novos materiais denominados nitretos III-V que em conjunto com o nitreto de g?lio e o nitreto de ?ndio t?m despertado muito interesse por possu?rem propriedades f?sico-qu?micas relevantes para novas aplica??es tecnol?gicas, principalmente em microeletr?nica e dispositivos optoeletr?nicos. Foram depositados tr?s grupos de nanofilmes com as espessuras depend?ntes do tempo, sobre dois tipos de substratos (vidro e sil?cio) a uma temperatura de 25?C. Os nanofilmes de AlN foram caracterizados usando tr?s t?cnicas, a difra??o de raios-X, espectroscopia Raman e microscopia de for?a at?mica (AFM), analisado-se a morfologia desses. Atrav?s da an?lise dos raios-X obtemos a espessura de cada amostra com sua respectiva taxa de deposi??o. A an?lise dos raios-X tamb?m revelou que os nanofilmes n?o s?o cristalinos, evidenciando o car?ter amorfo das amostras. Os resultados obtidos atrav?s da t?cnica, microscopia de for?a at?mica (AFM) concordam com os obtidos usando a t?cnica de raios-X. A caracteriza??o por espectroscopia Raman evidenciou a exist?ncia de modos ativos caracter?sticos do AlN nas amostras analisadas

Neste trabalho, analisamos as propriedades estruturais, morfológicas e óticas de filmes finos de nitreto de índio, depositados em diferentes tipos de substratos (Si , safira-C, safira-A, safira-R, GaN/ safira e vidro) pelo método de deposição as s i s t ida por feixe de elétrons com energia de íons entre 100 e 1180 eV. A temperatura de substrato durante o processo de deposição variou da temperatura ambiente (TA) à 450oC, e ARR( I/A) ,que é a razão do f luxo de íons incidentes no feixe de íons relativa ao f luxo de átomos de In evaporados , de 0,8 até 4,5. O crescimento de InN cristalino foi fortemente influenciado pela orientação cristalográfica do substrato e os filmes sobre safira-C, safira-A e GaN/ safira foram os que apresentaram maior cristalinidade. O melhor valor de energia de íons foi de 100 eV para a formação de InN cristalino e sua cristalinidade aumentou com o aumento da temperatura do substrato. Não observamos influências de ARR( I/A) sobre a cristalinidade de InN e os filmes preparados em TA sobre GaN/ safira apresentaram InN amorfo. / In thi s work, we analyzed the structural , morphological and optical properties of thin indium nitride films grown on some types of subs t rate (Si , c-plane sapphire, a-plane sapphire, r -plane sapphire, GaN/ sapphire and glass ) by the ion beam as s is ted deposition method with ion energy of 100-1180 eV. The substrate temperature during deposition ranged from room temperature (RT) to 450oC and ARR ( I/A) , from 0.8 to 4.5. The growth of crystalline InN was strongly influenced by the crystallographic orientation of substrate and the films on c-plane sapphire, a-plane sapphire and GaN/ sapphire provided more favorable result s . The best value of ion energy was found to be 100 eV for the format ion of crystalline InN and this crystallization increased with increasing the substrate temperature. We found that influence of ARR( I/A) on the crystallization of InN was imperceptible and that the f ilm prepared at RT on the GaN/ sapphire was amorphous of InN.

Orientador: Jose Alexandre Diniz / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-10T02:20:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Zoccal_LeonardoBreseghello_D.pdf: 6734188 bytes, checksum: 05f6c64d923bafb5e071d89514d0fa43 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Este trabalho apresenta um método simples de passivação de superfícies semicondutoras III-V de substratos de arseneto de gálio (GaAs) e de heteroestruturas de fosfeto de gálio-índio sobre arseneto de gálio (InGaP/GaAs), que são utilizados em transist res de efeito de campo, MESFET (Metal-Semiconductor Field Effect Transistor) e MISFET Metal-Insulator-Semiconductor Field Effect Transistor), e transistores bipolares de heterojunção (HBT), respectivamente. O processo de passivação visa à máxima redução da densidade de estados de superfícies semicondutoras para níveis menores que 1012 cm-2. A alta densidade de estados na superfície do GaAs provoca corrente de fuga nas regiões ativas dos transistores MESFET e HBT, reduzindo o desempenho destes dispositivos. Além disso, impossibilita a formação de dispositivos MISFET sobre os substratos de GaAs, devido à alta densidade de estados na região da interface isolante-semicondutor. Para o estudo da passivação de superfícies, filmes de nitreto de silício (SiNX) são depositados diretam nte por plasma ECR-CVD (Electron Cyclotron Resonance - Chemical Vapor Deposition) sobre substratos de GaAs e heteroestruturas do tipo InGaP/GaAs. Os plasmas ECR foram analisados por espectroscopia de emissão óptica (OES), e identificou-se baixa formação de espécies H e NH na fase gasosa para pressão de processo de 2,5 mTorr. Os filmes de SiNX foram caracterizados estruturalmente por espectroscopia de absorção do infravermelho (FTIR) e por elipsometria, que indicaram, respectivamente, a formação de ligações Si-N e valores de índice de refração es de nitreto de silício. Capacitores MIS e transisto T foram fabricados para avaliar os efeitos da passivação sobre os dispositivos. Os excelentes resultados obtidos, tais como transist o e em torno de 2,0 nos filmres MISFET e HB ores HBT passivados apresentando maiores ganhos de corrente do que os não-passivados, e os transistores MISFET apresentando maiores valores de transcondutância do que os MESFET (que foram usados como dispositivos de controle), indicam que o nosso processo de passivação é muito eficiente, sendo completamente compatível com a tecnologia de fabricação de circuitos integrados monolíticos de microondas (MMIC) / Abstract: This work presents a simple passivation method for III-V semiconductor surfaces of gallium arsenide (GaAs) substrates and indium-gallium phosphide on gallium arsenide (InGaP/GaAs) heterostructures, which are us in field effect transistors MESFET (Metal-Semiconductor Field Effect Transistor) and MISFET (Metal-Insulator-Semiconductor Field Effect Transistor) and heterojunction bip lar transistors (HBT), respectively. The passivation process aims the maximum reduction of semiconductor surface state density at levels lower than 1012 states/cm2. The high surface state density on GaAs surface produces current leakage in active regions of MESFET and HBT transistors, reducing the device performance. Furthermore, the MISFET device formation on GaAs substrate is not allowed, passivation study, silicon nitride films (SiNX) are deposited by ECR-CVD (Electron Cyclotron Resonance - Chemical Deposition Vapor) plasma directly over GaAs substrate and InGaP/GaAs heterostructures. The ECR plasmas were analyzed by optical emission spectroscopy, (OES), and low formation of H and NH molecules in the gas phase was detected at process pressure of 2.5 mTorr. The SiNX film structural characterization was obtained by infra-red absorption spectrometry (FTIR) and ellipsometry, which, respectively, indicate the Si-N bo tive index values of about 2.0 at the silicon nitride films. MIS cap BT transistors were fabricated to verify the passivation process effect on devices. The excellent results obtained, such as higher and formation and refracacitors, MISFET and H current gain of passivated device compared to unpassivated HBTs and higher transconductances of MISFET devices compared to MESFET (which were used as control devices), indicate that our simple passivation process is very efficient, being fully compatible with monolithic microwave integrated circuits (MMIC) / Doutorado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Doutor em Engenharia Elétrica

Submitted by Victor Hugo Albuquerque Rizzo (victor.rizzo@ufpe.br) on 2015-04-14T14:03:35Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO Carlos Augusto Bezerra Júnior.pdf: 10473836 bytes, checksum: 1b8127d28f4c0048aa1bc467c4862c15 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-14T14:03:35Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO Carlos Augusto Bezerra Júnior.pdf: 10473836 bytes, checksum: 1b8127d28f4c0048aa1bc467c4862c15 (MD5) Previous issue date: 2013 / A garantia da integridade estrutural dos equipamentos na indústria passa necessariamente pela determinação das condições dos materiais e de suas propriedades mecânicas. Hoje em dia exigem-se materiais com propriedades específicas que deixam de ser atendidas pelo uso isolado das ligas metálicas, cerâmicas e poliméricas. Temos como exemplo casos como os da indústria eólica, aeronáutica, náutica e de transporte que, necessitam de materiais com baixa densidade, resistentes a corrosão, resistentes ao impacto e rígido. Nesta linha de pensamento, cada vez mais pesquisadores estão investindo tempo e tecnologia em busca de matérias compósitos que garantam uma distribuição homogênea de fases no seu reforço. A Metalurgia do Pó (MP) vem se destacando na promoção de uma melhor distribuição do reforço na matriz em relação ao processo convencional de fundição, obtendo-se então materiais com melhores propriedades mecânicas, dureza e resistência ao desgaste. O objetivo principal desse trabalho é produzir compósitos de matriz de liga de alumínio AA 2124, reforçado por nitreto de silício (Si3N4), utilizando o processo de metalurgia do pó (MP) e técnica de moagem de alta energia. Para tanto utilizou-se a caracterização por microscopia ótica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios X (DRX), espectroscopia por dispersão de energia (EDS), difração a laser para avaliar e comparar as características de cada compósito, além de verificar as propriedades mecânicas inerentes. Os resultados de dureza apresentaram-se linearmente crescentes com o aumento da fração de reforço na matriz.

O presente trabalho avalia a deposição de filmes de TiN com caráter decorativo sobre substratos de AISI 304. Os filmes produzidos neste estudo são compostos por uma intercamada de Ti entre o substrato e o filme de TiN, produzindo assim um sistema substrato/Ti/TiN. Foram estudados os efeitos da tensão de polarização aplicada ao substrato durante a deposição da intercamada de Ti e a influência da temperatura de deposição do filme, com variação de temperatura entre 25°C e 200°C. Os filmes foram depositados através da tecnologia PVD por arco catódico em um processo de deposição reativa em escala industrial, partindo de cátodos de Ti e gases argônio e nitrogênio. Os filmes tiveram sua composição química analisada através da técnica de espectroscopia por descarga luminescente, as fases cristalinas foram determinadas por difração de raios-X e a microestrutura e espessura das camadas foram avaliadas através de microscopia eletrônica de varredura (MEV). Também foi medida a dureza em nanoescala dos filmes e, como forma de complementar os resultados obtidos, a carga crítica para início de deformação plástica dos filmes foi medida através de ensaios de esclerometria linear. Os resultados mostraram que ambos os parâmetros de processos analisados exercem influência significativa nas propriedades e características dos filmes formados, principalmente no teor de contaminação por oxigênio presente nos filmes e na carga crítica para deformação plástica. Além disso, também se observou que o filme depositado à 200°C apresenta uma mudança significativa na sua orientação cristalográfica e composição química em comparação com os depositados em temperaturas inferiores. Como resultado do trabalho, pôde-se determinar os parâmetros ideais para a deposição de filmes finos de TiN decorativos, possibilitando o desenvolvimento e a aplicação da tecnologia em escala industrial. / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior. / This work studies the deposition of titanium nitride (TiN) thin films on stainless steel AISI 304 substrate for decorative applications. The films studied here are composed of a layer of Ti working as an interlayer between the substrate and the TiN thin film, creating a system substrate/Ti/TiN. The BIAS applied on the substrate during the deposition of the Ti interlayer and the deposition temperature of the films between 25°C and 200°C were studied. The films were deposited by a PVD cathodic arc evaporation technique in a reactive deposition process, working with Ti cathodes and argon and nitrogen as gases. The equipment utilized for these depositions was an industrial PVD coating equipment. The chemical composition of the TiN films was analyzed by glow-discharge optical emission spectroscopy technique (GD-OES) and the crystalline structure by X-ray diffraction (XRD) and the microstructure and thickness by scanning electron microscopy (SEM). Also, the hardness at the nanoscale of the films was measured and scratch analyses were made to determine the critical load for the beginning of plastic deformation of the films. The results show that both analyzed process parameters significantly affect the properties and characteristics of the films, especially on the oxygen contamination content and the critical load for plastic deformation. Furthermore, it was also observed that the film deposited at 200°C presents a significant change on its crystallographic orientation and chemical composition compared with those deposited at lower temperatures. As a result of this research, it was possible to determine the optimized process conditions for the deposition of TiN thin films for decorative purposes, enabling the development and application of this technology in industrial scale.

Orientadores: Peter Jurgen Tatsch, Stanislav A. Moshkalyov / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-05T15:04:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nunes_AlcineiMoura_M.pdf: 4164375 bytes, checksum: 7cc7a3a84a2aa99efc455551e270bc57 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Este trabalho apresenta os resultados e as discussões dos mecanismos de corrosão por plasma de filmes de silício policristalino e nitreto de silício para aplicações em dispositivos MEMS e CMOS. A corrosão foi feita em um reator convencional de corrosão por plasma em modo RIE (Reactive Ion Etching). Para aplicação em MEMS, corrosões de silício policristalino com perfis anisotrópicos e seletividade maior que 10 para óxido de silício foram obtidos. As misturas gasosas utilizadas na corrosão foram: SF6/CF4/CHF3 e SF6/CF4/N2. Processos híbridos, utilizando duas etapas de corrosão em condições diferentes, num mesmo processo, foram feitos para possibilitar a obtenção de perfis altamente anisotrópicos, com seletividade elevada. Para avaliar melhor a evolução do perfil de corrosão, foram utilizadas amostras com filmes espessos de silício policristalino (>3mm). Para aplicação em eletrodo de transistores CMOS, afinamento de linhas de 5mm para 1mm de largura foram obtidos com perfil anisotrópico (A~0,95) em processos híbridos, utilizando uma primeira etapa de corrosão com condições de maior bombardeio iônico e menor seletividade, e uma segunda etapa com menor bombardeio iônico e maiores seletividades para o óxido e fotorresiste. Corrosões de nitreto de silício (SiNx), com seletividade elevada são imprescindíveis para aplicação em tecnologia LOCOS. Resultados de corrosões e filmes de nitreto de silício para esta aplicação foram feitas utilizando as seguintes misturas gasosas: CF4/O2/N2, CF4/H2, SF6/CF4/N2 e CHF3/O2. As Maiores seletividades obtidas foram de aproximadamente 10 para óxido e aproximadamente 7 para o substrato de silício. Os filmes foram caracterizados com vários equipamentos. Um Perfilômetro foi utilizado para medir a profundidade das corrosões, e por conseguinte, calcular a taxa de corrosão através da divisão pelo tempo. Um Elipsômetro foi utilizado para medir as espessuras e índices de refração dos filmes utilizados. O FTIR (Fourier Transform Infrared Spectrocopy) foi utilizado para caracterizar a composição do filme de nitreto de silício após o tratamento térmico. Imagens SEM (Scanning Electron Microscopy) dos filmes corroídos foram feitas para analisar o perfil e mecanismo de corrosão para cada mistura / Abstract: This work presents the results and the discussion about mechanisms of plasma etching of polysilicon and silicon nitride films for applications in MEMS and CMOS devices. The etching was performed in a conventional reactor of plasma etching in a RIE mode (Reactive Ion Etching). For application in MEMS, polysilicon etching with anisotropic profile and high selectivity (>10) for silicon oxide was obtained. The mixtures used in etching were SF6/CF4/CHF3 and SF6/CF4/N2. Hybrid processes, using two etching stages in different conditions, in the same etching process, were done as possible solutions for highly anisotropic profiles with elevated selectivity. The evolution of the etching profile is better evaluated using polysilicon thick films (>3mm). For application in CMOS transistors electrode, 5mm to 1mm thinning was obtained with anisotropic profile (A~0,95) in hybrids processes, using the first stage in conditions with elevated ionic bombardment and reduction selectivity, and the second stage with reduction ionic bombardment and elevated selectivity to the oxide and photorresist. Highly selective silicon nitride etching (SiNx) is necessary for application in LOCOS technology. Results of the etching and silicon nitride films for this application was performed using the following mixtures: CF4/O2/N2, CF4/H2, SF6/CF4/N2 and CHF3/O2. High selectivity was obtained for silicon oxide (>10) and silicon substrate (~7). The films were characterized by various equipment. The Profiler was used to measure the etching depth, and herewith, the etching rate was evaluated. The Elipsometer was used to measure the refractive index and width of the films. FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) was used to characterize the composition of the nitride film after the thermal treatment. SEM (Scanning Electron Microscopy) images of the etched films were done to analyse the profile and the etching mechanism for each mixture / Mestrado / Microeletronica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Jacobus Willibrordus Swart / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-24T14:49:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Garcia_AlissonSoares_M.pdf: 5063750 bytes, checksum: 2502df6540499f8d119aa5b993966ec5 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Filmes ultrafinos (espessuras inferiores a 20 nm) de nitreto de titânio (TiN) para serem usados como eletrodos de porta para tecnologia CMOS (Complementary Metal Oxide Semicon-duc-tor) foram obtidos. Estes filmes ultrafinos foram obtidos através da evaporação por feixe de elétrons de camadas ultrafinas (de 1 ou 2 nm de espessura) de titânio (Ti) com posterior ni-tretação por plasma ECR (Electron Cyclotron Resonance) de nitrogênio (N2). Após a deposição e nitretação do titânio, a fim de evitar a oxidação dos filmes, no mesmo reator ECR da nitreta-ção, executou-se a deposição CVD (Chemical Vapor Deposition) de filmes de a-Si:H (silício amorfo hidrogenado) usando plasma de SiH4/Ar. Estes filmes de a-Si:H foram implantados com fósforo (P+) e recozidos por processamento térmico rápido para torná-los dopados n+ e policris-talinos. Assim, foram formados eletrodos de porta (Metal Gate) MOS com estruturas Poli-Si n+/TiN e esta dissertação apresenta as seguintes contribuições científicas: ¿ Obtenção de eletrodos de porta Poli-Si n+/TiN que suportam processos RTA em alta tempe-ratura de 1000 ºC. Esta característica foi observada por análises Raman, que identificaram picos relativos ao TiN dos modos TA (~195 cm-1) e LA (~315 cm-1) e ao Si cristalino (~ 521 cm-1); ¿ Obtenção de filmes ultrafinos de TiN, com espessuras menores que 20 nm e contínuos. Qua-tro amostras apresentaram espessuras menores que 10 nm, que é um valor desejado para ob-ter eletrodos de porta MOS que caibam nos dispositivos fabricados para nós tecnológicos com dimensões menores que 22 nm. Esta característica foi identificada por imagens SEM (microscopia eletrônica de varredura); ¿ Obtenção de eletrodos de porta Poli-Si n+/TiN do tipo midgap, pois os valores de VFB estão entre -0,31 V e -0,48 V. Estas características foram extraídas de medidas de Capacitância¿Tensão (C-V); Portanto, eletrodos de Poli-Si n+/TiN do tipo midgap, com espessuras menores que 10 nm, resistentes a processos de alta temperatura e que podem ser usados em dispositivos fabrica-dos para nós tecnológicos com dimensões menores que 22 nm, foram obtidos / Abstract: Ultrathin films (thickness of less than 20 nm) of titanium nitride (TiN) to be used as gate electrodes for CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) technology were obtained. These ultrathin films were obtained by electron beam evaporation of ultrathin layers (1 or 2 nm thick) of titanium (Ti) followed by ECR (Electron Cyclotron Resonance) plasma nitriding of nitrogen (N2). After deposition and nitriding of the titanium, in order to prevent oxidation of the films, in the same nitriding ECR reactor, a-Si:H (hydrogenated amorphous silicon) films were deposited by CVD (Chemical Vapor Deposition) using SiH4/Ar plasma. These films of a-Si:H were implanted with phosphorus (P+) and annealed by rapid thermal annealing to turn them n+ dopped and polycrystalline. Thus, MOS metal gate electrodes were formed with Poly-Si n+/TiN structures and this dissertation presents the following scientific contributions: ¿ Gate electrodes of Poly-Si n+/TiN that support RTA processes in high temperature of 1000 ºC were obtained. This characteristic was observed by Raman analysis, that identified peaks associated to TiN at TA mode (~195 cm-1) and LA mode (~315 cm-1), and related to the crys-talline Si at (~ 521 cm-1); ¿ Ultrathin films of TiN, less than 20 nm thick and continuous, were obtained. Four samples were less than 10 nm thick, which represents a thickness that is desirable to obtain MOS gate electrodes that fit devices manufactured for technological nodes with dimensions smaller than 22 nm. This feature was identified by SEM images (Scanning Electron Micros-copy); ¿ Midgap metal gate electrodes Poly-Si n+/TiN were obtained, as VFB values are between -0.31 V and -0.48 V. These features were extracted from measurements of capacitance-voltage (C-V); Therefore, midgap electrodes of Poly-Si n+/TiN, less than 10 nm thick, resistant to high temperature processes and that can be used in devices manufactured for technological nodes with dimensions smaller than 22 nm were obtained / Mestrado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Mestre em Engenharia Elétrica