Orientador: Leandro Russovski Tessler / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-09-11T21:07:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BiggemannTejero_DanielCarlos_D.pdf: 10164089 bytes, checksum: 92ca23a6073fc8197bc0a0519b8227b1 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Nesse trabalho apresentamos o estudo da otimização da fotoluminescência (PL) de filmes finos de a-SiNx:H<Nd> preparados pela técnica de RF co- sputtering. A PL foi estudada em função da concentração de nitrogênio e de neodímio. Foi observado que os íons são excitados através da matriz amorfa. O mecanismo de excitação é mais eficiente em amostras com gap óptico E04 aproximadamente igual ao dobro da transição 4 I 9/2 ® 3 F 3/2 , indicando um processo de excitação dos íons dominantemente via recombinações não-radiativas de elétrons da cauda de banda de condução nas dangling bonds. O modelo mais adequado para descrever a excitação dos íons Nd 3+ é o DRAE (Defect Related Auger Excitation), que foi proposto originalmente para o Er 3+ em a-Si:H. Foi feito um estudo da PL com o tratamento térmico das amostras até temperaturas de 700°C. Os resultados de medidas de micro-Raman e HRTEM (High Resolution Transmission Electron Microscopy) mostram que as mudanças na estrutura dos filmes (presença de nano-cristais de Si e/ou Si3 N4 ) aparecem quando a PL não é mais detectável. Isso implica que o tratamento térmico aumenta a PL principalmente deixando o entorno químico dos íons Nd3+ mais favorável para as transições 4f. Em amostras na geometria de guia de onda planar, fizermos medidas de ganho óptico, tempo de vida da PL em função da temperatura e da potência de excitação. Os resultados mostram ganho óptico no material somente a baixas temperaturas e sob excitações acima de 5 kW/cm 2 . A PL em função da intensidade de excitação apresenta mudança de derivada também acima de 5 kW/cm 2 . Esses resultados permitem considerar o material como promissor para aplicações em amplificadores ópticos integrados / Abstract: In this work, we report a study of the photoluminescence (PL) optimization of a-SiNx:H<Nd> thin films prepared by RF co-sputtering. The PL was investigated as a function of nitrogen and neodymium concentrations. We observed that the Nd ions are excited through the amorphous matrix. The excitation mechanism is more efficient in samples where the optical gap E04 is twice the 4 I 9/2 ® 3 F 3/2 transition of Nd ions, showing an excitation process mostly dominated by non-radiative recombinations of electrons from conduction band tails into dangling bonds. The most adequate model to describe the excitation of Nd 3+ ions is the DRAE model (Defect Related Auger Excitation), originally proposed for Er 3+ in a-Si:H. We study the PL of the samples with thermal annealing at temperatures up to 700°C. Micro Raman and HRTEM (High Resolution Transmission Electron Microscopy) measurements show that small structural changes (presence of Si and/or Si3 N4 nano crystals) appear when no more PL is detectable. This implies that the annealing enhances the PL mainly modifying the chemical neighborhood of the Nd3+ ions to be more favorable for the 4f transitions. In samples with planar waveguide geometry, we performed optical gain measurements, PL lifetime as a function of temperature and excitation power. The results showed optical gain only at low temperatures and under excitation intensities higher than 5 kW/cm 2. The behavior of the PL as a function of excitation intensity shows a change in its derivate also at an excitation power higher than 5 kW/cm 2 . These results allow us to consider this material as promising for applications in integrated optical amplifiers / Doutorado / Física da Matéria Condensada / Doutor em Ciências

Este trabalho teve como objetivo o estudo, desenvolvimento e caracterização de ferramentas de corte nacionais a base de nitreto de silício, aditivado com ítria, céria e nitreto de aluminio, em quantidades dissimilares, sinterizadas utilizando-se dois processos distintos: sinterização sem pressão e prensagem uniaxial a quente. Foram primeiramente confeccionados corpos de prova, caracterizadas em seguida através de medidas do tamanho médio de partículas, massa específica, identificação de fases por difração de raios-X, determinação de valores de microdureza Vickers, tenacidade à fratura por indentação e avaliação microestrutural por microscopia eletrônica de varredura. Este estudo mostrou que as características físicas e mecânicas dos compactos são fortemente influenciados tanto pelas composições das misturas como pelos processos de sinterização. Os materiais prensados a quente apresentam maiores valores de microdureza e massa específica, em função de uma etapa de controle mais efetiva no mecanismo de solução reprecipitação, durante a sinterização via fase líquida. Os materiais sinterizados sem pressão apresentam maior tenacidade à fratura, em função de relações de aspecto mais altas nos grãos beta, operacionalizando um mecanismo baseado na deflexão ou ramificação de trincas. Após a caracterização dos corpos de prova, foram confeccionadas ferramentas de corte para torneamento, de acordo com normas pré-estabelecidas para este tipo de produto, utilizando-se sinterização sem pressão como rota de processamento. Efetuou-se em seguida ensaios de usinagem em ferro fundido cinzento, utilizando-se as ferramentas desenvolvidas neste trabalho, e, para análise comparativa, uma ferramenta de nitreto de silício importada e uma de metal duro. Nas ferramentas cerâmicas desenvolvidas no CTA/IAE/AMR, não ocorreu quebra de aresta cortante, possibilitando usinagem bem sucedida com altas velocidades de corte (332m/min). A ferramenta de metal duro reagiu com o material usinado formando uma aresta postiça de corte. A referida aresta alterou a geometria da ferramenta, gerando um acabamento extremamente irregular na superfície usinada.

Orientador: Leandro Russovski Tessler / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-09-01T20:54:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bosco_GiacomoBizinotoFerreira_D.pdf: 9507140 bytes, checksum: 4980b29f48f98f8ff97e8a0a37b7577e (MD5) Previous issue date: 2017 / Resumo: Este trabalho fornece caracterização ótica e estrutural de filmes finos compostos por nitreto de silício amorfo hidrogenado dopado com térbio (a-SiNx:H) ¿ crescidos por deposição química a vapor assistida por plasma gerado através de ressonância ciclotrônica de elétrons (ECR PECVD) e por pulverização catódica reativa em radiofrequência (reactive RF-Sputtering) ¿ com o propósito de avançar a investigação em fabricação de novos materiais e dos mecanismos da emissão de luz de íons de Tb quando diluídos em materiais baseados em silício. A fotoluminescência (PL) atribuída aos filmes de a-SiNx:H foi investigada em termos das condições de deposição e correlacionadas com suas propriedades estruturais e de recozimento pós-deposição. Entre as propriedades caracterizadas estão: estequiometria, taxa de deposição, índice de refração, coeficiente de extinção, bandgap ótico E04, concentração de térbio e vizinhança química presente ao redor de íons Tb3+. Concentrações de Tb da ordem de 1.8 at.% ou 1.4×?10?^21 at/cm^3 foram obtidas em amostras crescidas por Sputtering enquanto que concentrações de 14.0 at.%, ou da ordem ?10?^22 at/cm^3, puderam ser obtidas em amostras crescidas por ECR PECVD. Em Sputtering, a incorporação de Tb varia linearmente com a área recoberta por pastilhas de Tb4O7 em pó, enquanto que em PECVD, a incorporação de Tb é inversamente proporcional e pode ser ajustada sensivelmente pelo fluxo de gás SiH4. Forte emissão de luz, atribuída às transições eletrônicas em Tb3+ (PL do Tb), foi obtida em filmes não-recozidos que possuíam bandgap estequiométrico (E04 = 4.7 ± 0.4 eV and x = 1.5 ± 0.2). Espectros de PL do Tb não mostraram mudanças significativas no formato e na posição dos picos de emissão devido a alterações na temperatura de recozimento, nas condições de deposição ou entre amostras crescidas por diferentes técnicas de deposição. Entretanto, esses parâmetros influenciaram fortemente a intensidade da PL do Tb. Estudos da estrutura fina de absorção de raios-X (XAFS) em filmes crescidos por sputtering mostraram a estabilidade da vizinhança química ao redor dos íons Tb3+ mesmo em altas temperaturas (1100ºC). Investigações por sonda atômica tomográfica (APT) não encontraram formação de nanoclusters envolvendo ou não Tb, mesmo após recozimentos em altas temperaturas. Isso sugere que a excitação de Tb3+ deve ocorrer através da própria matriz hospedeira amorfa e não por mudanças no campo cristalino e, portanto, na força de oscilador das transições eletrônicas do Tb3+. Caracterização da densidade de ligações Si-H por espectroscopia infravermelha a transformada de Fourier (FTIR) em filmes recozidos em diferentes temperaturas foi relacionada com a intensidade da PL do Tb. Ela mostra que um decréscimo na densidade das ligações Si-H, que está relacionada a um aumento na concentração de ligações pendentes de Si (Si-dbs), resulta em filmes com maior intensidade na PL do Tb. Portanto, isso sugere que a excitação de Tb3+ parece acontecer através de transições envolvendo Si-dbs e estados estendidos, o que é consistente com o modelo de excitação Auger por defeitos (DRAE) / Abstract: This work offers optical and structural characterization of terbium (Tb) doped hydrogenated amorphous silicon nitrides thin films (a-SiNx:H) grown by electron cyclotron resonance plasma-enhanced chemical vapor deposition (ECR PECVD) and reactive RF-Sputtering with the purpose of advancing the investigation in fabrication of novel materials and the mechanisms of light emission of Tb ions when embedded in Si-based materials. Photoluminescence (PL) of a-SiNx:H films were investigated and correlated with the deposition conditions, structural properties, and post-deposition thermal treatments (isochronal annealing under flow of N2). Among the characterized properties are: film stoichiometry, deposition rate, refractive index, extinction coefficient, optical bandgap, terbium concentration, and the chemical neighborhood around Tb ions. Tb concentrations of about 1.8 at.% or 1.4×?10?^21 at/cm^3 have been achieved in Sputtering system while concentrations of 14.0 at.%, or about ?10?^22 at/cm^3, could be achieved in ECR PECVD samples. In Sputtering, Tb incorporation varies linearly with the covered area of the Si target by Tb4O7 powder pellets, while in PECVD, Tb incorporation is inversely proportional to and can be sensitively adjusted through SiH4 gas flow. Bright PL attributed to Tb3+ electronic transitions (Tb PL) were obtained in as-deposited films with stoichiometric bandgaps (E04 = 4.7 ± 0.4 eV and x = 1.5 ± 0.2). The Tb PL spectra did not show any significant change in shape and in PL peak positions due to alterations in annealing temperature, deposition conditions or due to the used deposition method. However, these parameters strongly affected Tb PL intensity. Studies of X-ray absorption fine structure (XAFS) in Sputtering grown films show the stability of the chemical neighborhood around Tb3+ under annealing conditions even after thermal treatments at temperatures as high as 1100ºC. Atom probe tomography (APT) investigation also found no formation of nanoclusters of any type (involving Tb ions or not) after high temperature annealing treatments suggesting that Tb3+ excitation should come from the amorphous host matrix itself and not by changes in crystal field and thus in oscillator strength of Tb3+ electronic transitions. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) characterization of Si-H bond density in films treated atin different annealing temperatures were crossed correlated with Tb PL intensity. It shows that a decrease in Si-H bond density, related to increase in Si dangling bonds (Si-dbs) concentration, results in greater Tb PL intensity. Thus, it suggests that excitation of Tb3+ happens through transitions involving silicon dangling bonds and extended states, consistent with the defect related Auger excitation model (DRAE) / Doutorado / Física / Doutor em Ciências / 142174/2012-2 / 010308/2014-08 / CNPQ / CAPES

Zircônia 3YTZP apresenta propriedades excelentes à temperatura ambiente, mas estas propriedades são afetadas pelo aumento da temperatura pois esta age negativamente sobre o mecanismo de transformação de fase induzida por tensão, que fortalece a tenacidade da matriz. A adição de Si3N4 e SiC em uma matriz de 3YTZP é muito interessante porque conduz à formação de oxinitreto de silício, melhorando as propriedades mecânicas tais como dureza e tenacidade, mas esta adição está limitada por várias dificuldades que se apresentam durante o processamento e sinterização destes materiais. Neste trabalho foi estudada a obtenção, por sinterização sem pressão, do compósito Y-TZP/Si2N2O, partindo-se da adição de 20vol%Si3N4-SiC em uma matriz de zircônia dopada com 3mol% de Y2O3 - 3YTZP, utilizando-se Al2O3 e Y2O3 como aditivos de sinterização. A mistura foi moída e moldada por prensagem isostática a frio. Amostras foram sinterizadas a 1500º, 1600º e 1700ºC por 2h sem pressão e em atmosfera ambiente, utilizando-se um leito de nitreto de silício. Após sinterização, as amostras foram caracterizadas por difração de raios-X. Foram medidas a densidade, tenacidade, dureza e resistência mecânica à flexão em temperatura ambiente. A estrutura do material foi observada em microscopia eletrônica de varredura e de transmissão, com mapeamento químico, para verificar a homogeneidade e morfologia das fases do compósito. A formação de Si2N2O foi observada no material sinterizado devido à reação entre os pós adicionados. O material obtido apresentou aumento de tenacidade e dureza com o aumento de temperatura de sinterização. As amostras apresentaram boa resistência à oxidação a 1000ºC. / Zirconia 3YTZP presents excellent properties at room temperature. These properties decrease as the temperature increases because high temperature acts negatively over the stress induced transformation toughening in the matrix. The addition of Si3N4 and SiC in a Y-TZP matrix is very interesting because leads to formation of silicon oxynitride and it increases the mechanical properties like toughness and hardness. Certainly the mechanical properties increment is limited by several difficulties which have appeared during processing and heating of these materials. This paper studies the Y-TZP/Si2N2O pressureless sintered composite, under different temperatures, showing the behavior of 20vol%Si3N4-SiC when added in YTZP matrix and heated under no pressure system. Al2O3 and Y2O3 were used as sintering aids. The mixture was milled and molded by cold isostatic pressure. Samples were heated at 1500º, 1600º and 1700ºC x 2h without pressure under atmospheric conditions using Si3N4 bed-powder. Samples were characterized by XRD and density, hardness, toughness, bending strength were measured. The structure of the material was observed in SEM/TEM/EPMA to verify the distribution and composition of the materials in the composite and the contact between filler surface and the matrix. The formation of SiON2 was observed in the sintered material due to reaction between both nitride and carbide with Y-TZP matrix. Furthermore the material showed an increment of both hardness and toughness as temperature increases. The samples presented considerable resistance to oxidation below 1000ºC.

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.

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

Importadora e Exportadora de Medidores Polimate Ltda / A graphite furnace atomic absorption spectrometry method using direct solid sampling has been developed for the determination of Cr, Cu, Fe, K, Mn, Sb and Zn in powdered AlN and Si3N4. Owing to the vaporization of AlN during atomization step, different approachs to avoid the interferences caused by high background arising from matrix thermal decomposition, were investigated. A comparison between the performance of deuterium background correction system and the based on Zeeman effect for the analysis of AlN sample was carried out. For silicon nitride analysis, although during atomization of all analytes, excluding Zn, conversion of Si3N4 into Si0 and SiC was taking place and its essential part vaporized as different species, no problems the resultant background was properly corrected. The calibration for both samples was carried out using aqueous standard solutions. In the determination of Fe in Si3N4 powders, graphite powder was used in order to achieve quantitative vaporization and also to increase the lifetime of the platform, this procedure was also advantageous for the determination of Cr and Cu. During AlN analysis, the application of graphite or other chemical modifiers was unnecessary. For AlN analysis, it was possible to apply sample amounts up to 16 mg for Sb, the relative standard deviations (n = 5) were between 2 and 16%. The Achieved limits of detection were between 7 (Sb and Zn) and 2000 ng g-1(Fe). During Si3N4 analysis sample masses up to 2 mg could be applied per analysis cycle, the relative standard deviations (n = 5) were between 5 and 18% (n = 5). For the most sensitive conditions, limits of detection between 0.1 (Zn) and 213 ng g-1 (Fe) are achievable for the analysis of Si3N4. The accuracy was checked by comparison of the results with those obtained using other methods including neutron activation analysis whereby good to reasonable agreement was achieved. / Neste trabalho, foram desenvolvidos métodos para a determinação de Cr, Cu, Fe, K, Mn, Sb e Zn em AlN e Si3N4, usando espectrometria de absorção atômica com forno de grafite e análise direta de amostras sólidas. Devido à vaporização da matriz de AlN durante a etapa de atomização, diferentes estratégias para evitar as interferências causadas pelo sinal de fundo proveniente da decomposição térmica da matriz foram investigadas. Foi feita uma comparação entre os desempenhos dos corretores de fundo baseados em lâmpada de deutério e no efeito Zeeman para a determinação dos elementos citados em AlN. Embora durante a etapa de atomização (exceto para Zn) o Si3N4 seja parcialmente convertido em Si0 e SiC, acompanhada da vaporização parcial de outras espécies químicas, não foram constatados problemas com respeito a intensidade dos sinais de fundo. A calibração dos instrumentos, para ambas amostras, foi sempre feita usando soluções de referência aquosas. Para a determinação de Fe em Si3N4, pó de grafite foi usado para alcançar vaporização quantitativa, bem como para aumentar a vida útil da plataforma. Este procedimento foi vantajoso também para a determinação de Cr e Cu. Durante a análise de AlN, a aplicação de grafite ou qualquer outro modificador químico foi desnecessária. Para a análise de AlN, foi possível o uso de até 16 mg de amostra para Sb, os desvio padrão relativo (n = 5) foram entre 2 e 16%. Os limites de detecção atingidos foram entre 7 (Sb e Zn) e 2000 ng g-1(Fe). Durante a análise de Si3N4 foram aplicadas massas de amostra até 2 mg, os desvios padrão relativos (n = 5) foram entre 5 e 18% (n = 5). Usando as melhores condições, limites de detecção entre 0,1 (Zn) e 213 ng g-1 (Fe) foram atingidos para a análise de Si3N4. A exatidão dos métodos foi avaliada através da comparação com os resultados obtidos por outras técnica independentes, incluindo a análise por ativação neutrônica, obtendo-se boas concordâncias para vários elementos.

Neste trabalho desenvolvemos um potencial empírico para descrever as ligações químicas entre os átomos de silício, nitrogênio e hidrogênio usando a forma funcional de Tersoff. Exploramos as propriedades estruturais do nitreto de silício amorfo (a-SiNx:Hy) via simulação Monte Carlo e comparamos com dados experimentais. A boa descrição do sistema a-SiNx:Hy, para uma faixa de valores da concentração de nitrogênio (0<x<1,5) e da concentração de hidrogênio (0<y<40%) mostra que o modelo é realístico. Dependendo da concentração de nitrogênio, o hidrogênio possui preferência química diferente para ligar-se ao nitrogênio ou ao silício, o que é corroborado por resultados experimentais. Além do que, a incorporação do hidrogênio reduz consideravelmente a concentração de átomos subcoordenados no material. A estrutura eletrônica do amorfo e defeitos pontuais no nitreto de silício cristalino foram estudadas usando cálculos de primeiros princípios resolvendo as equações de Kohn-Sham. Para tal estudo as configurações inicialmente foram criadas via modelo empírico e serviram como entrada para o cálculo ab initio da energia total e das forças. Nossos resultados mostram que o hidrogênio tem um papel importante nas propriedades estruturais e eletrônicas do nitreto de silício amorfo. Em particular, demonstramos que o hidrogênio remove parcialmente níveis do gap de energia devido a saturação de ligações pendentes. / In this work we developed an empirical potential to describe the chemical bond among silicon, nitrogen and hydrogen atoms using the Tersoff functional form. We explored the structural properties of amorphous silicon nitride (a-SiNx:H,) through the Monte Carlo simulations and compared with experimental data. The good description of the a-SiNx:Hy, systems for a wide range of nitrogen contents (0<x<1.5) and hydrogen contents (0<y<40%) show the reliability of this model. Depending on nitrogen content, hydrogen has a different chemical preference to bond to either nitrogen or silicon, which is corroborated by experimental finding. Besides, hydrogen incorporation reduced considerably the concentration of undercoordinated atoms in the material. Electronic structure of amorphous and point defects in crystalline silicon nitride were studied using first-principles calculations solving the Kohn-Sham equations. For such study the configurations were created initially by empirical model as input for the ab initio total energy and forces calculations. Our results show that hydrogen plays an important role in the structural and electronic properties of amorphous silicon nitride. In particularly we demonstrated the role played by hydrogen to remove partially the levels in the energy gap due saturation of the dangling bond.

Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de ferramentas cerâmicas de SiA1ON aditivado com AlN, Al2O3, Ce2O3 e Y2O3 e revestidas com filme de diamante por CVD para a usinagem de compósito carbono-carbono 2D. Numa primeira etapa, foram confeccionados corpos de prova através de sinterização à pressão atmosférica, caracterizados em seguida quanto às suas propriedades físicas (fases presentes, microestrutura e massa específica) e mecânicas (microdureza e tenacidade à fratura). Posteriormente à etapa de caracterização, foram produzidas ferramentas de corte a partir desses materiais em dimensões padronizadas e revestidas com diamante. Finalmente as ferramentas foram testadas na usinagem do compósito carbono-carbono 2D. A relevância dos compósitos de carbono-carbono (C/C) deve-se a algumas de suas propriedades como: elevadas resistências à ablação e ao choque térmico, boa resistência mecânica, alta rigidez, inércia química e baixa massa específica. Entretanto, os custos associados às etapas de fabricação deste material são muito elevados. Em face de suas propriedades interessantes em altas temperaturas, crescem as aplicações dos compósitos C/C nas indústrias aeronáuticas, aeroespaciais, nuclear, biomédicas e automotivas, e também a necessidade do aprimoramento do seu processo de usinagem. Porém, devido ao seu caráter estratégico, escassa literatura sobre sua usinabilidade, e por ser este material de difícil usinabilidade (devido à grande abrasão das fibras de carbono), torna-se muito importante um estudo da sua usinabilidade desse material. Nos ensaios de usinagem, foram utilizados parâmetros de corte variados para avaliar sua influência no comportamento das ferramentas. Foi utilizada também uma ferramenta comercial sem revestimento para efeito de comparação com uma das ferramentas produzidas, também sem o revestimento. Após os ensaios ficou evidente que as ferramentas cerâmicas sem revestimento, tanto a comercial como a desenvolvida, não suportaram a ação abrasiva do compósito, apresentando altos valores de desgaste para reduzidos tempos de usinagem. Em contrapartida, as ferramentas revestidas apresentaram bom desempenho, com baixos níveis de desgaste para longos períodos de usinagem. As novas ferramentas de SiA1ON revestidas com diamantes desenvolvidas neste trabalho apresentaram um bom desempenho na usinagem do compósito carbono-carbono 2D, com baixos níveis de desgastes permitindo uma vida maior de que as ferramentas se revestimento ( cerca de 41 vezes) alcançando longos comprimentos usinados (7000 m) em altas velocidades de corte.