Este trabalho descreve uma ferramenta de implementação automática, o Gerador de Partes Operativas. A ferramenta encontra-se inserida em uma metodologia de projeto, que por sua vez é voltada para uma certa classe de circuitos. Primeiramente, é estuda a metodologia, assim como são tecidas considerações em relação ao projeto automático de sistemas. A busca de modelos de sistemas digitais eficientes, sua formalização e uma proposta de método de implementação são também abordados. Através de estudos em relação a diferentes implementações de algoritmos em silício surge a realização de diferentes circuitos, que serão a base da ferramenta. Finalmente, é apresentada a ferramenta, que tem como características básicas a independência de tecnologia, a parametrização elétrica e topològica e a avaliação elétrica embutida. Os procedimentos que lograram atingir estas características são detalhados, apresentando-se exemplos de utilização da ferramenta. / This work describes an automatic implementati n tool, the Gerador de Partes Operativas (data path generator). The tool belongs to a design methodology, which is tuned to a certain class of circuit. The methodology used is studies, and some considerations over the implementation problem are apresented. The search for efficient digital systems models is also studied, and a proposition for thelr automatic imp lementation is formalized. Different implementations of algorithms in silicon lead to different circuits, whose study Is the base for this tool. Finally, the tool it self is showed, having independence, electrical and compositional parameters and an embbebed electrical evaluator. The steps used to reach these features are shown, as well as examples of the use of the tool.

Nesta dissertação estudamos a possibilidade de uso de implantação iônica de estanho para pré-amorfização do silício cristalino e sua aplicabilidade na tecnologia de fabricação de junções rasas. Foi estudada a amorfização de Si em doses altas (~ 1x1016 cm-2) de implantação de Sn. Nas pesquisas foram empregadas as técnicas de espectroscopia Mössbauer e de Retroespalhamento de Rutherford Canalizado (RBS/C). Mesmo para estas doses muito altas, foi observado 93% de substitucionalidade de Sn na rede cristalina de Si, após tratamento térmico, o que corresponde a duas ordens de grandeza a mais que a máxima solubilidade sólida. Doses médias (1x1012 – 3x1014 cm-2) de implantação de Sn foram usadas para encontrar a dose mínima de amorfização, que foi de 1x1014 cm-2, medida com RBS/C. Amostras pré-amorfizadas com implantação iônica de Sn e energias 120 keV e 240 keV foram posteriormente implantadas com BF2 + de 50 keV e dose 5x1014 cm-2 para obtenção de junção rasa tipo p+-n. Diferentes regimes de recozimento térmico rápido foram utilizados. Técnicas de espectroscopia de massa de íons secundários (SIMS) e medidas elétricas foram usadas para caracterização destas junções. O melhor resultado foi com pré-amorfização de Sn de 240 keV e recozimento de 900 ºC, 30s. A profundidade de junção foi de 115 nm e a resistência de folha de ~ 175 / . / The possibility of using ion implantation of tin to preamorphizing crystalline silicon and its applicability in the fabrication of shallow junctions is studied in this work. Initially we performed the preamorphization with high dose of implanted tin (~1x1016 cm-2). In the analysis of the implanted samples we used the techniques of Mössbauer Spectroscopy and Aligned Rutherford Backscattering (Channeling). Even for those high doses of implantation we observed 93% of substitutionality of tin in the crystalline lattice of silicon, after thermal annealing. This substitutionality is two orders of magnitude higher than the maximum solid solubility. Medium value doses (1x1012 – 3x1014 cm-2) of implanted tin were used in order to find the minimum dose for amorphization, which we found to be 1x1014 cm-2, measured with channeled RBS. Samples preamorphized with tin implanted at different energies, 120 keV and 240 keV, have been afterwards implanted with BF2 + of 50 keV and dose 5x1014 cm-2 to obtain shallow junction of type p+-n. Different processes of rapid thermal annealing have been used. Secondary Ions Mass Spectroscopy (SIMS) and electric measurements were used to characterize these junctions. The best result was obtained with preamorphization by tin at 240 keV and annealing at 900 oC, 30 s. The depth of the junction was 115 nm and sheet resistance of ~175 / .

Nesta dissertação estudamos a possibilidade de uso de implantação iônica de estanho para pré-amorfização do silício cristalino e sua aplicabilidade na tecnologia de fabricação de junções rasas. Foi estudada a amorfização de Si em doses altas (~ 1x1016 cm-2) de implantação de Sn. Nas pesquisas foram empregadas as técnicas de espectroscopia Mössbauer e de Retroespalhamento de Rutherford Canalizado (RBS/C). Mesmo para estas doses muito altas, foi observado 93% de substitucionalidade de Sn na rede cristalina de Si, após tratamento térmico, o que corresponde a duas ordens de grandeza a mais que a máxima solubilidade sólida. Doses médias (1x1012 – 3x1014 cm-2) de implantação de Sn foram usadas para encontrar a dose mínima de amorfização, que foi de 1x1014 cm-2, medida com RBS/C. Amostras pré-amorfizadas com implantação iônica de Sn e energias 120 keV e 240 keV foram posteriormente implantadas com BF2 + de 50 keV e dose 5x1014 cm-2 para obtenção de junção rasa tipo p+-n. Diferentes regimes de recozimento térmico rápido foram utilizados. Técnicas de espectroscopia de massa de íons secundários (SIMS) e medidas elétricas foram usadas para caracterização destas junções. O melhor resultado foi com pré-amorfização de Sn de 240 keV e recozimento de 900 ºC, 30s. A profundidade de junção foi de 115 nm e a resistência de folha de ~ 175 / . / The possibility of using ion implantation of tin to preamorphizing crystalline silicon and its applicability in the fabrication of shallow junctions is studied in this work. Initially we performed the preamorphization with high dose of implanted tin (~1x1016 cm-2). In the analysis of the implanted samples we used the techniques of Mössbauer Spectroscopy and Aligned Rutherford Backscattering (Channeling). Even for those high doses of implantation we observed 93% of substitutionality of tin in the crystalline lattice of silicon, after thermal annealing. This substitutionality is two orders of magnitude higher than the maximum solid solubility. Medium value doses (1x1012 – 3x1014 cm-2) of implanted tin were used in order to find the minimum dose for amorphization, which we found to be 1x1014 cm-2, measured with channeled RBS. Samples preamorphized with tin implanted at different energies, 120 keV and 240 keV, have been afterwards implanted with BF2 + of 50 keV and dose 5x1014 cm-2 to obtain shallow junction of type p+-n. Different processes of rapid thermal annealing have been used. Secondary Ions Mass Spectroscopy (SIMS) and electric measurements were used to characterize these junctions. The best result was obtained with preamorphization by tin at 240 keV and annealing at 900 oC, 30 s. The depth of the junction was 115 nm and sheet resistance of ~175 / .

Este trabalho descreve uma ferramenta de implementação automática, o Gerador de Partes Operativas. A ferramenta encontra-se inserida em uma metodologia de projeto, que por sua vez é voltada para uma certa classe de circuitos. Primeiramente, é estuda a metodologia, assim como são tecidas considerações em relação ao projeto automático de sistemas. A busca de modelos de sistemas digitais eficientes, sua formalização e uma proposta de método de implementação são também abordados. Através de estudos em relação a diferentes implementações de algoritmos em silício surge a realização de diferentes circuitos, que serão a base da ferramenta. Finalmente, é apresentada a ferramenta, que tem como características básicas a independência de tecnologia, a parametrização elétrica e topològica e a avaliação elétrica embutida. Os procedimentos que lograram atingir estas características são detalhados, apresentando-se exemplos de utilização da ferramenta. / This work describes an automatic implementati n tool, the Gerador de Partes Operativas (data path generator). The tool belongs to a design methodology, which is tuned to a certain class of circuit. The methodology used is studies, and some considerations over the implementation problem are apresented. The search for efficient digital systems models is also studied, and a proposition for thelr automatic imp lementation is formalized. Different implementations of algorithms in silicon lead to different circuits, whose study Is the base for this tool. Finally, the tool it self is showed, having independence, electrical and compositional parameters and an embbebed electrical evaluator. The steps used to reach these features are shown, as well as examples of the use of the tool.

La formación de monocapas orgánicas auto-ensambladas en superficie de silicio es una alternativa prometedora para el desarrollo de nuevos materiales, cuyas propiedades fisicoquímicas controlan la estructura electrónica, de manera que puedan ser usados como componentes electrónicos en biosensores, diodos orgánicos, dispositivos de almacenamiento de memoria, fotodetectores y sensores ópticos, entre otras aplicaciones diversas. Gracias a la gran estabilidad energética en los enlaces covalentes de Si-C, se logra verificar mediante modelos teóricos la predicción de los ángulos de contacto de la adsorción sobre monocapas de compuestos orgánicos en superficies hidrogenadas de Si(100). Para ello se procede experimentalmente a la hidrosililación del óxido natural de la superficie de Si(100), seguida de las respectivas adiciones térmicas de 10-bromo-1-deceno y 11-bromo-1-undeceno. Tanto en la estructura del óxido natural, en el caso de la hidrosililación, como en ambas alquilaciones, las superficies obtenidas fueron estudiadas mediante microscopía de fuerza atómica y medición del ángulo de contacto. Las imágenes por microscopía muestran la aparición de estructuras morfológicamente diferenciadas entre las superficies de SiO2, Si-H, Si-C10H20-Br y Si-C11H22-Br. El análisis del ángulo de contacto experimental entre las muestras ya mencionadas registra ángulos menores a 10,0° para una superficie de SiO2, ángulos mayores a 90,0° para superficies de Si-H (pasivadas), y ángulos entre 70,0°-80,0° para las monocapas alquílicas depositadas. Los resultados experimentales obtenidos mediante mediciones del ángulo de contacto guardan una buena correlación con aquellos obtenidos teóricamente mediante el método de Young y el método Fowkes, los cuales se basan en la distribución de fuerzas intermoleculares presentes en cada superficie tratada. En conclusión, el análisis mediante estos métodos teóricos constituye una herramienta útil para comprobar la formación de las monocapas de haluros de alquilo sobre superficies de silicio, complementándose muy bien con la observación experimental mediante microscopía y medición del ángulo de contacto. / Tesis

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Química / El monóxido de carbono (CO) es un gas incoloro, inodoro y tóxico que resulta de la combustión de hidrocarburos, por ejemplo, en los procesos oxidativos en industrias químicas y en los motores de combustión interna de vehículos. Por lo tanto, para completar la oxidación de este contaminante se ha estudiado el uso de catalizadores soportados debido a su alta actividad catalítica para la oxidación de CO. Los catalizadores soportados con metales nobles como el platino y paladio poseen gran actividad y estabilidad, pero el costo de estos metales y el envenenamiento que sufren por los compuestos sulfurados ha motivado al estudio de catalizadores alternos. El uso de metales de transición es una alternativa, debido al bajo costo y alta actividad en la oxidación de CO. Con la finalidad de establecer el mejor método de preparación, se estudia los catalizadores de cobre y cerio soportados sobre sílice (Aerosil 130) para determinar la carga óptima mediante ensayos catalíticos para evaluar la actividad y estabilidad de las muestras. Los catalizadores se sintetizaron por el método de co-impregnación (CI) e impregnación secuencial (IS) con diferentes grados de interacción de las especies CuO y CeO2 frente a tres temperaturas de calcinación: 500 ºC, 700 ºC y 900 ºC. El análisis de los catalizadores se realiza por tres técnicas de caracterización: difracción de rayos x (XRD), reducción por temperatura programada (TPR) y adsorción física de N2 (método BET). Para ambos métodos, se fija una carga de 2%Cu variando la carga de cerio y al medir su actividad, por impregnación secuencial se alcanza 90% conversión de CO a los 100 °C. En el método de co-impregnación desaparece la interacción entre CuO-CeO2 al aumentar la temperatura de calcinación, pero se logra una estabilidad de la interfaz al aumentar la carga de cerio al 24% evidenciando el rol promotor del cerio en estos catalizadores, pero a los 100 °C solo alcanza el 68% conversión de CO. Escogido el mejor método se fija una carga de 24%Ce variando la carga de cobre para determinar la relación óptima Cu/Ce a distintas temperaturas de operación. Como resultados tenemos que el catalizador IS 2%Cu-24%Ce presenta la mayor actividad a los 500 ºC y el catalizador IS 10%Cu-24%Ce presenta la mayor actividad a los 700 ºC. Por lo tanto, se concluye que el método de impregnación secuencial (IS) afecta la concentración de las especies de CuO formadas, la interacción del CuO con el CeO2 y mantiene la estabilidad de la interfaz CuO-CeO2 del catalizador cuando es expuesto hasta los 700 ºC, logrando altas conversiones en la oxidación de CO a bajas temperaturas.

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Nesta dissertação discorremos acerca do crescimento e caracterização de filmes finos de carbeto de silício amorfo hidrogenado (a-Si1-xCx:H), crescidos pelo método de deposição química de vapor assistida por plasma (PECVD) no regime de baixa densidade de potência a partir de misturas de silano e metano. Foram analisadas e correlacionadas as propriedades ópticas, morfológicas e composicionais de filmes depositados em diferentes condições de fluxo de silano e concentração de metano. Os resultados não apenas confirmaram dados anteriores obtidos em filmes de a-Si1-xCx:H similares, mas possibilitaram uma melhor compreensão das características deste material. Para a obtenção de um composto de alto gap, alto conteúdo de carbono, química e morfologicamente homogêneo é necessário utilizar baixos fluxos de silano e alta concentração de metano, condições de deposição conhecidas como regime de \"plasma faminto por silano\". Neste regime são crescidos filmes com Eg > 3 eV, x > 0,5, maior concentração de ligações Si-C, concentração de hidrogênio de 50 at.%, menor proporção de radicais CH3 e menor densidade de poros. / In this work we describe the growth and characterization of hydrogenated amorphous silicon carbide (a-Si1-xCx:H) thin films deposited by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) in the low power density regime from mixtures of silane and methane. The optical, morphological and compositional properties of films deposited under different silane flow and methane concentration were analyzed and correlated. The results not only confirmed previous data obtained on similar a-Si1-xCx:H films, but improved the comprehension of their characteristics. In order to obtain a compound with high optical gap, high carbon content, chemically and morphologically homogeneous, it is necessary to work with low silane flow and high methane concentration; deposition conditions known as \"silane starving plasma\" regime. In this regime, films with Eg > 3 eV, x > 0.5, higher concentration of Si-C bonds, hydrogen concentration of 50 at.%, smaller proportion of CH3 radicals and smaller density of pores are produced.

A Medida de Corrente Induzida por Feixe de Elétrons (EBIC - do inglês Electron Beam-induced Current ) é uma técnica focada nas propriedades de transporte dos portadores de carga minoritários em materiais semicondutores, permitindo a medição direta de propriedades elétricas tais como comprimento de difusão e vida média dos portadores, localização de defeitos e caracterização de zonas de depleção em junções p-n. O contraste EBIC depende da eficiência da coleção de corrente na amostra, permitindo assim a direta visualização de características eletricamente ativas. A avaliação da metodologia de medida EBIC foi realizada através da caracterização de amostras de silício tipo-p e tipo-n, e comparação dos resultados com dados da literatura. Uma vez que a profundidade de penetração do feixe de elétrons do MEV na amostra depende da tensão de aceleração utilizada, foram realizadas medidas EBIC com diferentes tensões de aceleração para avaliar a resolução em profundidade da posição de uma junção p-n formada em uma amostra de silício tipo n implantada com íons de Ga com energia de 5 keV.A medida EBIC na seção transversal de células solares é promissora para a caracterização destes dispositivos, considerando a habilidade da técnica de resolver espacialmente regiões menores do que o tamanho de grão típicos (em torno de 1 m), fornecendo informações que seriam inacessíveis através das técnicas usualmente empregadas, como luminescência e curvas I-V, cujos resultados constituem valores médios representativos de escalas maiores do que a da camada ativa das células. Embora imagens EBIC sejam comumente utilizadas para a análise de defeitos em células solares, poucos trabalhos aplicam a técnica para a caracterização de seções transversais de células solares, especialmente células de terceira geração sensibilizadas por corante (DSSC) do tipo estado sólido. A estabilidade dos dispositivos durante as medições foi verificada, apoiando a aplicação da técnica EBIC na caracterização desse tipo de DSSC. Foram analisadas células com diferentes estruturas e espessuras da camada ativa, e caracterizações complementares com as técnicas EDS e GID foram feitas. Observou-se também a possibilidade de utilização da técnica no controle de qualidade e avaliação dos métodos de produção das células. Diferentes métodos de deposição da camada intermediária na estrutura das DSSCs foram testados, de forma a melhorar a adesão insatisfatória desta camada. A técnica EBIC mostrou-se adequada para a distinção entre células com boa adesão desta camada e células com defeitos de construção, permitindo a introdução de melhorias significativas na fabricação destes dispositivos. / Electron Beam-induced Current (EBIC) measurement is a technique focused on minority carrier transport properties in semiconductor materials, allowing direct measurements of several electrical properties, such as diffusion lengths and lifetime of the carriers, location of defects and depletion zone characterization in p-n junctions. EBIC contrast depends on the current collection efficiency in the sample, thus permitting a direct visualization of electronically active features. The evaluation of the EBIC measuring methodology was performed by the characterization of p- and n-type silicon and the comparison with results from the literature. Since the penetration depth of the electron beam in a sample depends on its acceleration voltage, the EBIC signal was acquired for variable voltage in order to evaluate the depth-resolved location of the p-n junction formed in the n-type silicon implanted with gallium at 5 keV. Direct measurement of EBIC profiles in cross-sections of solar cells is a promising method for device characterization, considering its spatial resolution is smaller than the typical grain sizes (about 1 m), providing informations otherwise inaccessible by the usually employed techniques, such as luminescence and V-I curves, that yield results that represent mean values of scales larger than that of the cell’s active layer. Although the EBIC imaging method is commonly used for defect analysis of solar cells, very few works have applied the thechnique to 3rd. generation solid state dye sensitized solar cell (DSSC) cross-sections. The stability of the devices during the measurement was verified in this work, supporting the application of the EBIC technique for the characterization of this type of DSSCs. DSSCs with different structures and active layer thickness were analyzed, and complementary characterizations with EDS and GID techniques were performed. The applicability of the EBIC thecnique in device quality control, as well as production methods evaluation was observed. Different deposition methods of the intermediate layer of the DSSC structure were tested, in orde to improve the unsatisfactory adhesion of this layer. EBIC showed to be the adequate thechnique to differentiate between well adhered and poorly constructed DSSCs, allowing to introdenuce significant improvements in the device fabrication.

Nesta dissertação discorremos acerca do crescimento e caracterização de filmes finos de carbeto de silício amorfo hidrogenado (a-Si1-xCx:H), crescidos pelo método de deposição química de vapor assistida por plasma (PECVD) no regime de baixa densidade de potência a partir de misturas de silano e metano. Foram analisadas e correlacionadas as propriedades ópticas, morfológicas e composicionais de filmes depositados em diferentes condições de fluxo de silano e concentração de metano. Os resultados não apenas confirmaram dados anteriores obtidos em filmes de a-Si1-xCx:H similares, mas possibilitaram uma melhor compreensão das características deste material. Para a obtenção de um composto de alto gap, alto conteúdo de carbono, química e morfologicamente homogêneo é necessário utilizar baixos fluxos de silano e alta concentração de metano, condições de deposição conhecidas como regime de \"plasma faminto por silano\". Neste regime são crescidos filmes com Eg > 3 eV, x > 0,5, maior concentração de ligações Si-C, concentração de hidrogênio de 50 at.%, menor proporção de radicais CH3 e menor densidade de poros. / In this work we describe the growth and characterization of hydrogenated amorphous silicon carbide (a-Si1-xCx:H) thin films deposited by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) in the low power density regime from mixtures of silane and methane. The optical, morphological and compositional properties of films deposited under different silane flow and methane concentration were analyzed and correlated. The results not only confirmed previous data obtained on similar a-Si1-xCx:H films, but improved the comprehension of their characteristics. In order to obtain a compound with high optical gap, high carbon content, chemically and morphologically homogeneous, it is necessary to work with low silane flow and high methane concentration; deposition conditions known as \"silane starving plasma\" regime. In this regime, films with Eg > 3 eV, x > 0.5, higher concentration of Si-C bonds, hydrogen concentration of 50 at.%, smaller proportion of CH3 radicals and smaller density of pores are produced.