Orientador: Mario Antonio Bica de Moraes / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-02T03:15:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Damiao_AlvaroJose_D.pdf: 7111682 bytes, checksum: a021d57bfd78393326cd15212c4cae6d (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Este trabalho descreve os estudos do processo de deposição a laser de TiO2, assim como algumas propriedades dos alvos utilizados e dos filmes depositados. O objetivo era a obtenção de filmes para serem utilizados como elemento de composição em componentes ópticos de precisão. Foram utilizados três diferentes lasers pulsados: CO2, Nd:YAG e Vapor de Cobre, oscilando nos comprimentos de onda tradicionais, ou seja, sem dobrar freqüências de emissão. A taxa de repetição dos lasers variou de 1 Hz para o laser de CO2 até 18 kHz para o laser de vapor de co-bre. Os lasers e a câmara de evaporação foram desenvolvidos no Instituto de Estudos Avançados IEAv - CTA, onde os trabalhos de deposição foram realizados. A espessura dos filmes depositados foi obtida por três processos diferentes: balança, osci-lador/cristal de quartzo e interferometria, a fim de verificar se havia influência do processo de de-posição no comportamento do cristal de quartzo. Como não houve influência, foram obtidos então os resultados de taxa de deposição, como função do tempo para diferentes condições de deposi-ção. Os alvos foram tratados termicamente, para verificar a influência do material de partida, não tendo sido observadas diferenças nos filmes obtidos. Os filmes foram caracterizados por téc-nicas ópticas (Método do Envelope), difração de raios X, XPS e microscopia eletrônica de varre-dura. Foram obtidos filmes uniformes, aparentemente sem os defeitos normalmente causados pela deposição a laser. Os filmes, como depositados, apresentaram alguma absorção, o que invia-biliza a sua utilização sem tratamento térmico / Abstract: This work presents the results of a laser deposition process of TiO2, target and thin film properties. The aim was to obtain thin films to be part of a multilayer coating for precision optical components. Three different pulsed lasers were used to deposit the films: CO2, Nd:YAG and Copper Vapor Lasers, LVC, all of them oscillating in their natural modes, i.e., without any apparatus to double the emission frequency. The repetition rate of the laser was as low as 1 Hz for CO2 and as high as 18kHz for LVC. The evaporation chamber and the lasers were developed at the Instituto de Estudos Avançados, IEAv-CTA, where the films were deposited. Mass measurement, quartz crystal oscillator and interferometry evaluated the films thick-ness, to check if the deposition process could affect the results obtained by the crystal oscillator. As no influence was detected, the crystal oscillator was used to measure the deposition rate of the films, as function of time, for different deposition conditions. The targets received a thermal treatment, to verify the influence of starting materials on the obtained films. The films were analyzed by Envelop Method (optical properties), X-ray, XPS and SEM. Uniform films were obtained, without the defects normally found when using laser deposi-tion. Films deposited at room temperature (as deposited) presented some absorption, which obliges the use of thermal treatment / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientador: Luiz Carlos Barbosa / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-04T02:12:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RodriguezGonzalez_Eugenio_D.pdf: 364438828 bytes, checksum: 833cf28a97722cd3503a95105edbd795 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Esta tese foi dedicada a fabricação de filmes finos, quantum dots e multicamadas de materiais semicondutores IV-VI pela técnica de "pulsed-laser deposititon"(PLD). Na primeira parte do trabalho é detalhada a construção de uma instalação "home made" para PLD. O arranjo experimental construído esta baseado fundamentalmente num sistema de câmara de vácuo bombeado até ~ 1 x 10-7 mbar mediante uma bomba turbo-molecular. A ablação do alvo é produzida utilizando o segundo harmônico de um laser Quantel Nd:Yag (532 nm, 5ns, 20Hz, 165mJ/pulso) operando em modo Q-Switch. O feixe laser pulsado é focalizado a 45° sobre o alvo mediante uma lente de 30 cm de foco. O suporte do alvo é mantido girando durante a ablação para evitar a deterioração do mesmo produzido pela irradiação múltipla do feixe no mesmo lugar. Posteriormente fabricamos e caracterizamos filmes finos de PbTe e HgTe pela técnica de PLD. Foi estudada a influência dos parâmetros de crescimento, tais como a distância alvo- substrato, a fluência do laser e a pressão do gás ambiente nas propriedades morfológicas dos filmes. Escolhendo os parâmetros de crescimento adequados, foram obtidos filmes policristalinos, altamente orientados a praticamente livres de "splashing". Foi feito um estudo da dinâmica de expansão do plasma gerado pela ablação de PbTe através da análise da radiação emitida pela pluma. Medidas de espectroscopia de emissão óptica resolvida no tempo e no espaço revelaram a presença no plasma de espécies não ionizadas (PbI, TeI) e ionizadas uma vez (PblI, TelI). A velocidade das espécies não varia para pressões de argônio até 0,1 mbar, o qual sugere que a pluma se expande sem interações com as moléculas do gás ambiente nesta faixa de pressões. Para pressões acima de 0,5 mbar, aparece uma região de aumento na intensidade de emissão da pluma entre o alvo e o substrato. Esta região está associada ao aumento na densidade de espécies produzida por uma compressão da pluma. Foi proposto um modelo para explicar este fato. Finalmente reportamos a fabricação de multicamadas de SiO2 e QDs de PbTe. As nanopartículas do material semicondutor foram crescidas por "laser ablation" de um alvo de PbTe. A matriz vítrea foi fabricada pela técnica "Plasma EnhancedChemical Vapor Deposition" (PECVD) utilizando o tetrametilortossilicato (TMOS) como precursor. A altemância entre as duas técnicas foi controlada por computador através de una interface usando o código Lab View. Imagens "cross section" de Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM) mostram camadas de quantum dots separadas entre si por camadas de SiO2. Foi estudada a influência do tempo de crescimento e da fluência do laser na densidade, tamanho e distribuição de tamanho das nanopartículas. Embora a maior parte das partículas observadas por HRTEM apareceram orientadas na Jireção (200), o padrão de difração de elétrons da multicamada revelou que não existe orientação preferencial para o crescimento dos QDs. Foram medidas a absorção, a luminescência e o tempo de relaxação das multicamadas / Abstract: This thesis was dedicated to the fabrication of thin films, quantum dots and multilayer ofIV-VI semi conducting materiaIs by pulsed-Iaser deposition (PLD). In the first part we report on the construction of a "home made" facility for pulsed laser deposition. The basic experimental set-up fabricated for PLD consists of a vacuum chamber pumped to a base pressure of ~ 1 x 10-7 mbar by a turbo molecular pump. Laser ablation of the target is performed using the second harmonic of a Q-Switched Quantel Nd:Y AG laser (532 nm, 5ns, 20Hz, 1 65mJ/pulse). The pulsed laser beam is focused on an incidence angle of 45° on a target, using a 30 cm lens. The target holder is rotated around the target normal in arder to reduce target degradation by multiple irradiation of a single spot. Afterwards we report on the fabrication and characterization of PbTe and HgTe thin films by pulsed laser deposition in an argon atmosphere. The influence of the growth parameter like target-substrate distance, laser fluence, backing gas pressure and substrate temperature on the structural and morphological properties of the films was studied. Highly oriented, polycrystalline and almost splashing free films were fabricated provided the correct parameter were chosen. We also investigated the expansion dynamics of the plasma induced by the laser ablation of PbTe by analyzing the light emitted from the plume. Space and time-resolved optical spectroscopy measurements indicate the presence of both, neutral (PbI, TeI) and ionized (PbII, TeII) species. The velocities of the species remain unchanged for oxygen pressures up to 0.1 mbar, which suggest that the expansion of the plume occurs without further collisions with the foreign gas in this pressure range. For pressures of 0.5 an above, a region of increasing emission intensity between target and substrate is found when a gas environment is present. This region is related to an increasing of the species density and a compression of the plume. A model to explain this feature was proposed. Finally, we report on the fabrication of SiO2/PbTe multilayers. The gemi conducting nanoparticles were grown by laser ablation of a PbTe target. The glass matrix was fabricated by a plasma chemical vapor deposition (PECVD) method using tetramethoxysilane (TMOS) as precursor. This alternating growth was achieved with a computer-controlled interface using a Lab View code. Cross-section TEM image clearly showed QD' s layer well separated from each other with glass matrix layers. The influence of the ablation time and the laser fluence on the density and size distribution of the quantum dots was studied. Despite most of the nanoparticles observed by HRTEM were oriented in the (200) or (220) directions, electron diffiaction patterns of the multilayer reveal that there is no preferential orientation of the QD's. Absorption, photo luminescence and relaxation time of the multilayer were also too measured / Doutorado / Física / Doutor em Ciências