Nesta tese são apresentados os resultados de um estudo sistemático à respeito da formação e evolução térmica de nanocavidades de He em Si cristalino. O efeito da formação de nanocavidades de He no aprisionamento de impurezas em Si foi estudado inicialmente em distintas condições de fluência, temperatura e direção de implantação. Após as implantações, as amostras foram tratadas termicamente a 800°C e analisadas por espectroscopia de retroespalhamento Rutherford em condição de canalização (RBS/C), análise de detecção por recuo elástico (ERDA), espectroscopia por emissão de íons secundários (SIMS) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM). Os resultados experimentais mostraram que implantações de He a temperatura ambiente (Ti=Tamb) levam à formação de defeitos numa região intermediária entre a superfície e a camada onde as bolhas se formam (Rp/2), sendo 5x1015He+cm-2 a fluência mínima para a observação do fenômeno. Sua origem foi atribuída à formação de pequenas cavidades nesta região. O mesmo não é observado em implantações a Ti=350°C devido ao efeito do recozimento dinâmico dos defeitos. Estes resultados mostraram a necessidade de um estudo mais profundo a respeito dos efeitos da temperatura de implantação (Ti) na formação de bolhas em Si. Este estudo foi feito a partir de implantações de He no intervalo de temperatura entre -196°C e 350°C, sendo a fluência e a energia de implantação de 2x1016He+cm-2 e 40keV respectivamente. O efeito da proximidade à superfície foi estudado com implantações a 15keV. As amostras foram analisadas pelas mesmas técnicas referidas anteriormente. Para o caso de implantações feitas a 40keV com Ti<Tamb bolhas planas são formadas após recozimento a 400°C por 600s. Recozimentos a 800°C durante o mesmo tempo levam ao colapso das estruturas planas e à formação de um sistema de cavidades esféricas cujas características são dependentes dos estágios iniciais de implantação. No intervalo onde Ti>Tamb pequenas bolhas são formadas durante a implantação juntamente com defeitos estendidos do tipo {311}. A formação destes defeitos é atribuida ao mecanismo de formação das bolhas baseado na emissão de átomos auto-intersticiais de Si. Distintos regimes são observados após recozimento entre 400°C e 800°C por 600s. Para Ti≤250°C observa-se a dissolução do sistema de cavidades e defeitos devido à interação mutua entre os sistemas. Para Ti>250°C cavidades esféricas e anéis de discordância são observados após recozimentos a 800°C. Finalmente, se observou que a energia de implantação (15keV) não afeta a morfologia do sistema de bolhas e defeitos formados. Porém a perda de He é cinco vezes menor que no caso de amostras implantadas a 40 keV na mesma fluência. Um mecanismo baseado na difusão aumentada por danos de irradiação é sugerido neste trabalho.

Avec le développement des réfrigérateurs cryogéniques mécaniques et des capteurs de plus en plus sensibles, l’emploi d’un volant thermique (Energy Storage Unit ou ESU) doit permettre de stopper temporairement le cryoréfrigérateur et de fonctionner en l’absence de vibration. L'utilisation d'un ESU limite également la nécessité de surdimensionner le système cryogénique pour absorber les éventuelles surcharges thermiques transitoires; ce qui est particulièrement utile pour les applications spatiales. Dans tous les cas, la dérive en température doit rester limitée pour garantir la bonne performance du détecteur. Dans cette thèse, des ESUs basés sur la chaleur latente associée au changement de phase liquide-vapeur ont été étudiés. Afin de limiter la dérive en température, tout en maintenant un volume réduit pour la cellule à basse température, une solution possible consiste à séparer l'ESU en deux volumes: une cellule à basse température reliée au doigt froid du cryoréfrigérateur à travers un interrupteur thermique et un volume d'expansion à la température ambiante permettant de réduire l’augmentation de température liée à l'évaporation du liquide. Pour diminuer encore la dérive en température, une nouvelle amélioration a été testée avec de l'azote: elle consiste en la mise en place d'une vanne commandée entre les deux volumes permettant de contrôler la pression de la cellule froide (remplie d’azote liquide-vapeur). De plus, un matériau poreux a été introduit à l'intérieur de la cellule pour rendre l'ESU indépendant de la gravité et donc approprié aux applications spatiales. Dans ce cas, les expériences révèlent des résultats inattendus concernant le stockage d'énergie et la différence de température entre le liquide et les parois. Pour caractériser l'influence des milieux poreux sur les transferts thermiques d’un volant thermique liquide-vapeur chauffé, une cellule dédiée avec des parois latérales non conductrices a été construite et testée avec de l'hélium diphasique liquide-vapeur. Après caractérisation complète de cette cellule en dehors des conditions de saturation (conduction, convection), des expériences ont été effectuées avec ou sans milieu poreux, en chauffant la cellule en haut ou en bas de la cellule et pour différents flux de chaleur et températures de saturation. En parallèle, un modèle décrivant la réponse thermique d'une cellule contenant liquide et vapeur avec un milieu poreux chauffée en haut (contre la gravité) a été mis en œuvre. L'ensemble des données a ensuite été utilisé comme référence pour ce modèle qui repose sur un équilibre de trois forces: la force de capillarité, la force de gravité et la perte de pression induite par l'écoulement du liquide. / With the development of mechanical coolers and very sensible cryogenic sensors, it could be interesting to use Energy Storage Units (ESU) and turn off the cryocooler to operate in a free micro vibration environment. An ESU would also avoid cryogenic systems oversized to attenuate temperature fluctuations due to thermal load variations which is useful particularly for space applications. In both cases, the temperature drift must remain limited to keep good detector performances. In this thesis, ESUs based on the high latent heat associated to liquid-vapor phase change to store energy have been studied. To limit temperature drifts while keeping small size cell at low temperature, a potential solution consists in splitting the ESU in two volumes: a low temperature cell coupled to a cryocooler cold finger through a thermal heat switch and an expansion volume at room temperature to reduce the temperature increase occurring during liquid evaporation. To obtain a vanishing temperature drift, a new improvement has been tested using two-phase nitrogen: a controlled valve was inserted between the two volumes in order to control the cold cell pressure. In addition, a porous material was used inside the cell to turn the ESU gravity independent and suitable for space applications. In this case, experiments reveal not fully understood results concerning both energy storage and liquid-wall temperature difference. To capture the thermal influence of the porous media, a dedicated cell with poorly conductive lateral wall was built and operated with two-phase helium. After its characterization outside the saturation conditions (conduction, convection), experiments were performed, with and without porous media, heating at the top or the bottom of the cell with various heat fluxes and for different saturation temperatures. In parallel, a model describing the thermal response for a cell containing liquid and vapor with a porous media heated at the top (“against gravity”) was developed. The experimental data were then used as a benchmark for this model based on a balance of three forces: capillarity force, gravity force and pressure drop induced by the liquid flow. / O desenvolvimento de criorrefrigeradores e de sensores cada vez mais sensíveis, tornainteressante usar unidades de armazenamento de energia (Energy Storage Unit-ESU) e desligaro criorrefrigerador para funcionar num ambiente sem vibrações. Em particular para asaplicações espaciais, seria também útil, utilizar um ESU para evitar sistemas criogénicossobredimensionados para atenuar as flutuações de temperaturas devidas às variações de cargatérmica. Em ambos os casos, a deriva de temperatura deve manter-se limitada para manter obom desempenho dos detectores.Nesta tese, ESUs utilizando o calor latente associado à mudança líquido-vapor comoreservatório de energia foram estudados. A fim de limitar a deriva de temperatura, enquanto semantém de tamanho reduzido a célula a baixa temperatura, uma solução possível consiste emdividir o ESU em dois volumes: uma célula a baixa temperatura acoplada ao dedo frio docriorrefrigerador mediante um interruptor térmico conectado a um volume de expansão àtemperatura ambiente para reduzir o aumento de temperatura que ocorre durante a evaporaçãodo líquido. Para diminuir ainda mais a deriva de temperatura, foi testado uma nova ideia queconsiste na introdução de uma válvula entre os dois volumes a fim de controlar a pressão nacélula. Para tornar o ESU independente da gravidade e assim adaptado às aplicações espaciais,os efeitos da capilaridade foram utilizados usando um material poroso na célula. Neste caso, asexperiências revelam resultados inesperados referentes ao armazenamento de energia e àdiferença de temperatura entre o líquido e as paredes.Para descrever as modificações térmicas devidas ao meio poroso, uma célula comparedes laterais pouco condutoras foi construída e testada com hélio. Após uma caracterizaçãocompleta fora das condições de saturação (condução, convecção), esta célula foi utilizada paraexperiências com e sem meio poroso, aquecida na parte superior ou na parte inferior comdiferentes fluxos de calor e para várias temperaturas de saturação. Em paralelo, um modelo quedescreve a resposta térmica de uma célula contendo líquido e gás num meio poroso aquecido naparte superior (“contra a gravidade”) foi desenvolvido. Os resultados obtidos foram utilizadoscomo referência ao modelo que se baseia no equilíbrio de três forças: a força de capilaridade, aforça da gravidade e perda de carga induzida pelo escoamento do líquido.

Made available in DSpace on 2015-08-18T17:47:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lara Andrade Oliveira Vaz.pdf: 6358325 bytes, checksum: 1dc240a975ac79616385d4627b58be18 (MD5) Previous issue date: 2012-08-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este estudo pretende analisar políticas de criação em Moda que extrapolem os sentidos padronizantes do contexto contemporâneo, partindo de uma abordagem de expressão desregular, trazida pelo geógrafo Milton Santos (2009) e poeta Manoel de Barros (2010). Para isso, primeiramente apresentamos uma leitura dos modos majoritários do modelo econômico vigente, marcado pela massifação nos processos de criação dos objetos de Moda instituídos na sociedade atualmente. A partir de autores como Sevcenko (2010), Santos (2009) e Castells (20110), considera-se que os indícios da sociedade de consumo como se apresentam hoje já se conformavam no século XIX, provocando transformações fundamentais que colaboraram com sua formação. Para estabelecer um contraponto analítico, optou-se por apresentar os trabalhos em campos diversos que propõem modos de criação os quais sugerem um fazer desregular, a partir de situações de deslocamento ou rompimento com a regularidade, no modelo social do contemporâneo. Primeiramente, apresentou-se o trabalho dos artistas Hélio Oiticica e Laura Lima como referência no campo de arte. Em um segundo momento, apresentaram-se alguns movimentos urbanos significativos que foram relacionados ao estudo de Hakin Bey (2011) sobre as TAZs (Zonas Temporárias Autônomas). E, por último, apresentou-se o desregular por meio do campo da Moda a partir do trabalho da designer Karlla Girotto, que apoiou-se nas pesquisas históricas e conceituais de Cardoso (2011) e Lipovetsky (2005) para desenvolver seus estudos

Soluções não-adiabáticas em coordenadas hiperesférica para sistemas coulombianos de três corpos são apresentadas. Energias altamente precisas para o estado fundamental do hélio são obtidas, pela primeira vez, no método adiabática hiperesferico (HAA). Com a inclusão de somente três curvas de potencial e os correspondentes acoplamentos, precisão de partes por milhão foram obtidas. Concluímos que o HAA, usado exaustivamente para descrever semi-quantitativamente sistemas atômicos e moleculares, não está mais obstruído pela falata de prescrição para se obter funções de onda de precisão arbritária para sitemas coulombianos. / Non-adiabatic solutions for the Coulombic three-body systems in hyperspherical coordinates are presented. Highly accurated energies for the helium ground state are obtained, by the first time, in the hyperspherical adiabatic approach (HAA). With the inclusion of only three potential curves and the corresponding couplings, precision of parts per million have been achieved. We conclude that the HAA, exhaustively used to describe semi-quantitatively both molecular and atomic systems, is no longer more hampered by the lack of prescription for the obtainment of arbitrary precision wave functions for Coulombic systems.

A energia não adiabática do estado fundamental para o átomo de hélio é obtida com o formalismo adiabático hiperesférico (HAA). Curvas de potencial, acoplamentos não adiabáticos e funções de canal são calculados por um procedimento numericamente exato baseado em uma expansão analítica das funções de canal. As equações radiais acopladas são resolvidas por técnicas usuais. A convergência do procedimento é investigada conforme os acoplamentos não adiabáticos são sistematicamente introduzidos. Com a inclusão, pela primeira vez, de onze curvas de potencial e funções de canal obtém-se uma energia para o estado fundamental que difere do melhor cálculo variacional por 0.1 partes por milhão. As forças de oscilador para as transições discretas do hélio na \"length-form\" e \"acceleration-form\" também são calculadas. Concluímos que o HAA não está mais obstruído pela falta de uma prescrição para se obter funções de onda de precisão arbitrária para sistemas coulombianos. / The nonadiabatic ground state for the helium atom is obtained with the hyperspherical adiabatic approach (HAA). Potential curves, nonadiabatic couplings, and channel functions are calculated by a numerically exact procedure based on the analytical expansion of the channel functions. The coupled radial equations are solved by standard techniques. The convergence of the procedure is investigated as nonadiabatic couplings are systematically introduced. The inclusion, for the first time, of eleven potential curves and channel functions gives a groundstate energy that differs from the best variational calculation by 0.1 parts per million. The oscillator strength for the discrete helium transitions in the length-form and acceleration-form are also presented. We conclude that the HAA is no longer hampered by the lack of prescription for the obtainment of arbitrary precision wave functions for Coulombic systems.

Nesta tese são apresentados os resultados de um estudo sistemático à respeito da formação e evolução térmica de nanocavidades de He em Si cristalino. O efeito da formação de nanocavidades de He no aprisionamento de impurezas em Si foi estudado inicialmente em distintas condições de fluência, temperatura e direção de implantação. Após as implantações, as amostras foram tratadas termicamente a 800°C e analisadas por espectroscopia de retroespalhamento Rutherford em condição de canalização (RBS/C), análise de detecção por recuo elástico (ERDA), espectroscopia por emissão de íons secundários (SIMS) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM). Os resultados experimentais mostraram que implantações de He a temperatura ambiente (Ti=Tamb) levam à formação de defeitos numa região intermediária entre a superfície e a camada onde as bolhas se formam (Rp/2), sendo 5x1015He+cm-2 a fluência mínima para a observação do fenômeno. Sua origem foi atribuída à formação de pequenas cavidades nesta região. O mesmo não é observado em implantações a Ti=350°C devido ao efeito do recozimento dinâmico dos defeitos. Estes resultados mostraram a necessidade de um estudo mais profundo a respeito dos efeitos da temperatura de implantação (Ti) na formação de bolhas em Si. Este estudo foi feito a partir de implantações de He no intervalo de temperatura entre -196°C e 350°C, sendo a fluência e a energia de implantação de 2x1016He+cm-2 e 40keV respectivamente. O efeito da proximidade à superfície foi estudado com implantações a 15keV. As amostras foram analisadas pelas mesmas técnicas referidas anteriormente. Para o caso de implantações feitas a 40keV com Ti<Tamb bolhas planas são formadas após recozimento a 400°C por 600s. Recozimentos a 800°C durante o mesmo tempo levam ao colapso das estruturas planas e à formação de um sistema de cavidades esféricas cujas características são dependentes dos estágios iniciais de implantação. No intervalo onde Ti>Tamb pequenas bolhas são formadas durante a implantação juntamente com defeitos estendidos do tipo {311}. A formação destes defeitos é atribuida ao mecanismo de formação das bolhas baseado na emissão de átomos auto-intersticiais de Si. Distintos regimes são observados após recozimento entre 400°C e 800°C por 600s. Para Ti≤250°C observa-se a dissolução do sistema de cavidades e defeitos devido à interação mutua entre os sistemas. Para Ti>250°C cavidades esféricas e anéis de discordância são observados após recozimentos a 800°C. Finalmente, se observou que a energia de implantação (15keV) não afeta a morfologia do sistema de bolhas e defeitos formados. Porém a perda de He é cinco vezes menor que no caso de amostras implantadas a 40 keV na mesma fluência. Um mecanismo baseado na difusão aumentada por danos de irradiação é sugerido neste trabalho.

É bem conhecido que técnicas experimentais que fazem uso de feixes iônicos induzem sobre a superfície dos alvos irradiados o depósito de diversos tipos de impurezas. Este depósito é causado pelas interações entre o feixe de íons, as moléculas de gás residual no interior das câmaras de irradiação e a superfície da amostra. Apesar do fato deste processo poder alterar significativamente os parâmetros de irradiações, bem como afetar a análise de materiais tratados, os parâmetros experimentais que influenciam na deposição das impurezas ainda não são bem conhecidos e nem o depósito se encontra suficientemente quantificado. No presente trabalho relatamos um estudo quantitativo da deposição de carbono sobre amostras de Si (100) irradiadas com feixes de He e H. A deposição de carbono foi determinada em função da fluência de irradiação, variando diversos parâmetros experimentais, tais como: pressão na câmara de irradiação, temperatura do alvo, densidade de corrente do feixe, energia do feixe e o estado da carga do íon. Em todos os casos a análise das amostras irradiadas foi feita pela técnica de Retroespalhamento de Rutherford em direção Canalizada (RBS/C) e através da reação nuclear ressonante 12C(a, a´)12C na energia de 4265 keV. Os resultados experimentais mostram que se consegue minimizar a deposição de C através: a) da redução do tempo de irradiação, b) da redução da pressão na câmara de irradiação, c) do aumento da temperatura do alvo durante a irradiação e d) minimização do poder de freamento do íon no alvo.

Este trabalho apresenta os resultados de um estudo sistemático sobre as influências do tamanho de grão de filmes finos de Al e da implantação de íons de He sobre a evolução térmica de distribuições de átomos de Cu e formação de precipitados de Al-Cu. Filmes finos de Al depositados sobre substrato de SiO2/Si através de dois processos diferentes foram implantados com íons de Cu+ e He+ produzindo uma solução sólida supersaturada de Al-Cu (≈ 2,5 a 3,5 at. %) e nano-bolhas de He. Os valores de energia dos íons foram escolhidos de tal forma a produzirem uma camada rica em Cu e He na região a aproximadamente 100nm da superfície. Tais filmes foram tratados termicamente em alto-vácuo nas temperaturas de 200ºC e 280ºC por tempos de 0,5h e 2h. Os filmes foram analisados por Retroespalhamento Rutherford, para determinação do perfil de concentração dos átomos de Cu, e por Microscopia Eletrônica de Transmissão, para determinação da microestrutura do Al e dos sistemas de nano-partículas Al-Cu e Al-He. Os resultados experimentais mostraram que a evolução térmica da distribuição dos átomos de Cu e a formação de precipitados de Al-Cu são significativamente afetadas pela configuração e tamanho de grão do filme de Al e pelas implantações de He. O presente estudo mostrou que existe uma forte correlação entre o fluxo de vacâncias e a estabilidade da microestrutura de filmes finos de Al (Al/SiO2/Si) implantados com íons de Cu+ e He+ e tratados termicamente. A possibilidade de controlar os fluxos de vacâncias através de configurações da microestrutura dos filmes de Al é, portanto, um tema de grande interesse tecnológico relacionado a durabilidade das interconexões metálicas de dispositivos microeletrônicos.

Orientador: Maurice de Koning / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-26T09:46:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LandinezBorda_EdgarJosue_D.pdf: 16266231 bytes, checksum: 7240bfb0050d5a5b6df4d1741c7e9f54 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Esta Tese aborda o problema de determinar propriedades mecânicas fundamentais de 4 He solido na fase hcp usando simulação atomística. Tais propriedades têm sido associadas à possível existência de uma fase cristalina superfluida conhecida como super-solidez. Embora experimentos sofisticados investigando propriedades mecânicas do Hélio sólido têm sido realizados, os resultados dependem da dinâmica microscópica que nem sempre é acessível experimentalmente. Desta maneira as interpretações dos experimentos ficam sujeitos a debates. Neste contexto a modelagem atomística é uma ferramenta útil para fornecer informação qualitativa e quantitativa do comportamento atomístico das propriedades mecânicas. Através de Monte Carlo de integrais de trajetória (PIMC) calculamos a resistência ideal de cisalhamento e tensão de Peierls de uma discordância screw para este sólido quântico protótipo. A resistência ideal estabelece um limite teórico superior de comportamento elástico do material. É a máxima tensão que um cristal livre de defeitos pode suportar, sem produzir uma deformação plástica. Os reultados mostram que o limite de resistência ideal é acompanhado pela nucleação homogênea de uma falha de empilhamento. A resistência ideal é anisotrçopica no plano basal, mas esta anísotropia é bem descrita pela lei de Schmid, que é baseida em conceitos clássicos. Além disso, a comparação do valor da resistência ideal com os de um conjunto grande de cristais clássicos mostra que os resultados para 4 H e estão bem descritos pelo modelo Frenkel-Orowan modificado, que também se baiseia em conceitos puramente clássicos. Em relação às propierdades de discordância, investigamos a estrutura do caroço e a tensão de Peierls para a discordância screw no plano basal. Os resultados mostram uma forte tendência de dissociação e uma tensão de Peierls da ordem e 0.4 bar e estão totalmente consistentes com o comportamento em sólidos clássicos. Assim, os resultados da Tese mostram que, mesmo em regimes de temperatura onde a fase líquida é superfluida, o ordenamento cristalino parece suprimir os efeitos quânticos resposáveis pela super-fluidez no líquido. / Abstract: This Thesis addresses a number of issues related to the determination of the fundamental mechanical properties of hcp 4 He. These properties have been linked to the possible existence of a superfluid crystalline phase know as supersolid. While many sophisticated experiments have investigated these properties, their results often require assumptions regarding the underlying processes on the atomic scale which are not accessible experimentally. In this way, the experimental interpretations often remain subject of debate. In this context, atomistic modeling is a useful tool that allows one to obtain both qualitative as well quantitative information about these processes. Using Path-integral Monte Carlo simulations we compute the ideal shear strength (ISS), as well as the structure and mobility parameteres for the screw dislocation for this prototypical quantum solid. The ideal shear strength represents a theoretical upper limit of the elastic response of a crystal, being defined as the maximum stress a defect-free crystal can withstand before deforming plastically. Our resuls show that the ISS limit is accompanied by the homogeneous nucleation of a stacking fault. Furthermore, the ISS on the basal plane is found to be anisotropic, although the anisotropy is well described by Schmid¿s law of resolved shear stress. In addition, comparison of the intrinsic ISS value to values of a large set of classical crystals shows that the results for 4 He are well described by the modified Frenkel-Orowan model, which is also based on purely classical concepts. Considering dislocation properties, we investigate the core structure and Peierls stress for the screw dislocation in the basal plane. The results show a strong dissociation tendency of the core and a Peierls stress of the order of 0.4 bar, consistent with the behavior of classical solids. Accordingly the results of this Thesis show that, even in the temperature regime where the liquid phase is superfluid the crystalline order seems to suppress the quantum effects for the liquid superfluidity / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Ce travail porte sur l’étude des phénomènes induits par implantation d’hydrogène et/ou d’hélium dans le silicium monocristallin. Le cloquage et l’exfoliation dus à la coimplantation d’hélium et d’hydrogène ont été étudiés en fonction des paramètres d’implantation (énergie, fluence, courant, rapport H/He) et des conditions de recuit. Un comportement de type fenêtre à été observé dont le maximum de surface exfoliée dépend uniquement de la fluence. Deux mécanismes d’exfoliation liés aux régimes de fluence ont été identifiés et discutés. D’autre part, la microstructure des échantillons a été étudié par MET, et les déformations ont été mesurées par diffraction des Rayons X. Un modèle décrivant la distribution des contraintes dans le substrat implanté a été proposé. Le phénomène de delamination des substrats qui apparaît pour des conditions particulières d’implantation a également été étudié, comparé aux phénomènes de cloquage et exfoliation, et expliqué en utilisant des concepts de la mécanique de la fracture. Enfin, l’interaction élastique entre précipités d’He et d’H a été étudiée pour des profils d’implantation superposés et décalés. Dans ce dernier cas, nous avons montré que le champ de contraintes générées par les plaquettes d’hélium en surpression pouvait être utilisé comme source locale de contraintes pour contrôler la formation et la croissance de plaquettes d’hydrogène. Afin d’interpréter nos résultats expérimentaux, nous avons développé un modèle basé sur l’interaction élastique pour la nucléation des précipités dans un solide semi-infini. / The present work relates an investigation of H2 + and He+ coimplanted (001)-Si substrates. The phenomena of blistering and exfoliation were studied by SEM as a function of the implantation parameters (energy, fluence, current and H/He ration) and annealing protocol. A window behavior as function of the implanted fluence was observed and two distinct fluence dependents mechanisms of exfoliation were indentified and discussed. The microstructure of the implanted samples was studied using TEM and related to ballistic effects and stress-strain dependent interactions. The strain was measured using DRX and a model to describe the stress-strain distribution into the implanted layer is developed. A new phenomenon of delamination of thin layer from implanted Si substrates was observed to emerge from particular implantation conditions. The behavior was studied and explained using fracture mechanics concepts and contrasted to blistering/exfoliation processes. Finally, the elastic interaction between He and H plate-like precipitates giving rise to arranged nanostructure was demonstrated and studied using TEM. An elasticity based model was developed to understand the behavior. The result set the basis for further developments of nanostructures within a crystalline matrix by manipulating preferential orientations of precipitates in nanometric scale.