O presente trabalho foi realizado com o objetivo de contribuir para o desenvolvimento tecnológico de sensores eletroquímicos utilizados na detecção de íons, especificamente, de íons de hidrogênio (H+). Na primeira parte do trabalho é descrito e discutido o estado da arte de sensores eletroquímicos de H+, principalmente de dispositivos sensíveis a íons do tipo ISFET (Transistor de Efeito de Campo Sensível a Íons). O foco principal do presente trabalho foi na proposta de fabricação e caracterização funcional de um eletrodo modificado com moléculas de azul de metileno baseado na tecnologia de silício poroso. Os resultados obtidos neste trabalho mostraram que filmes de silício macroporoso modificados com azul de metileno atuam como eletrodos de trabalho com elevada taxa de transferência de elétrons, permitindo sua aplicação em dispositivos sensores eletroquímicos associado à técnica de voltametria cíclica. Os resultados observados nos voltamogramas deste eletrodo mostraram elevada sensibilidade a mudanças de pH da solução, parâmetro associado à concentração de íons de H+. A resposta do sensor foi monitorada pela intensidade de corrente de pico e posição do potencial de pico da reação redox das moléculas de azul de metileno do eletrodo macroporoso modificado. Os eletrodos modificados com azul de metileno em filmes de silício microporoso mostraram uma elevada resistência elétrica, impossibilitando sua aplicação como sensores utilizando-se a técnica de voltametria cíclica. No entanto, devido a sua elevada superfície especifica (600 m2/cm3), estes eletrodos foram aplicados na detecção de íons através da técnica de impedância eletroquímica. Os resultados obtidos com os eletrodos de silício poroso modificado com azul de metileno abrem grandes perspectivas de aplicação em biossensores e Chips de DNA. / This work was done focused on contributing to the technologic development of electrochemical sensors employed in ions detection, specifically, hydrogen ions (H+). At the first part of the work, the H+ electrochemical sensors review is showed and discussed; mainly of the ion sensitive devices know as ISFET device (Ion Sensitive Field Effect Transistor). The work was focused in the purpose of fabrication and functional characterization of a modified electrode with methylene blue molecules based on porous silicon technology. The results obtained with this work showed that macroporous silicon films modified with methylene blue act as work electrodes with high electron transference rate, allowing their application in electrochemical sensor devices using cyclic voltammetry technique. The cyclic voltammetry experimental results of this electrode showed high sensibility to pH changes of the solution, parameter related to the H+ ion concentration. The sensor response was monitored by the intensity of peak current and peak potential position of the redox reaction of methylene blue molecules on modified porous silicon electrode. The modified electrodes with methylene blue on microporous silicon films showed a high electric resistance, making impossible their application as sensors employing the cyclic voltammetry technique. However, due to their high specific surface (600 m2/cm3), these electrodes were applied to ion detection through the electrochemical impedance technique. The results achieved with the porous silicon electrodes modified with methylene blue open great perspectives of application in biosensors and DNA Chips.

O presente trabalho foi realizado com o objetivo de contribuir para o desenvolvimento tecnológico de sensores eletroquímicos utilizados na detecção de íons, especificamente, de íons de hidrogênio (H+). Na primeira parte do trabalho é descrito e discutido o estado da arte de sensores eletroquímicos de H+, principalmente de dispositivos sensíveis a íons do tipo ISFET (Transistor de Efeito de Campo Sensível a Íons). O foco principal do presente trabalho foi na proposta de fabricação e caracterização funcional de um eletrodo modificado com moléculas de azul de metileno baseado na tecnologia de silício poroso. Os resultados obtidos neste trabalho mostraram que filmes de silício macroporoso modificados com azul de metileno atuam como eletrodos de trabalho com elevada taxa de transferência de elétrons, permitindo sua aplicação em dispositivos sensores eletroquímicos associado à técnica de voltametria cíclica. Os resultados observados nos voltamogramas deste eletrodo mostraram elevada sensibilidade a mudanças de pH da solução, parâmetro associado à concentração de íons de H+. A resposta do sensor foi monitorada pela intensidade de corrente de pico e posição do potencial de pico da reação redox das moléculas de azul de metileno do eletrodo macroporoso modificado. Os eletrodos modificados com azul de metileno em filmes de silício microporoso mostraram uma elevada resistência elétrica, impossibilitando sua aplicação como sensores utilizando-se a técnica de voltametria cíclica. No entanto, devido a sua elevada superfície especifica (600 m2/cm3), estes eletrodos foram aplicados na detecção de íons através da técnica de impedância eletroquímica. Os resultados obtidos com os eletrodos de silício poroso modificado com azul de metileno abrem grandes perspectivas de aplicação em biossensores e Chips de DNA. / This work was done focused on contributing to the technologic development of electrochemical sensors employed in ions detection, specifically, hydrogen ions (H+). At the first part of the work, the H+ electrochemical sensors review is showed and discussed; mainly of the ion sensitive devices know as ISFET device (Ion Sensitive Field Effect Transistor). The work was focused in the purpose of fabrication and functional characterization of a modified electrode with methylene blue molecules based on porous silicon technology. The results obtained with this work showed that macroporous silicon films modified with methylene blue act as work electrodes with high electron transference rate, allowing their application in electrochemical sensor devices using cyclic voltammetry technique. The cyclic voltammetry experimental results of this electrode showed high sensibility to pH changes of the solution, parameter related to the H+ ion concentration. The sensor response was monitored by the intensity of peak current and peak potential position of the redox reaction of methylene blue molecules on modified porous silicon electrode. The modified electrodes with methylene blue on microporous silicon films showed a high electric resistance, making impossible their application as sensors employing the cyclic voltammetry technique. However, due to their high specific surface (600 m2/cm3), these electrodes were applied to ion detection through the electrochemical impedance technique. The results achieved with the porous silicon electrodes modified with methylene blue open great perspectives of application in biosensors and DNA Chips.

Este trabalho reporta o estudo e desenvolvimento do processo de deposição química a vapor enriquecida por plasma de alta densidade de filmes finos de óxido de silício obtidos em ultra baixa temperatura, inferior a 100°C, tendo como fonte de silício o vapor de TEOS. O principal objetivo deste trabalho é, além da obtenção de filmes de óxido de silício com propriedades elétricas adequadas para utilização em TFTs, compreender os fenômenos que regem o processo de deposição química sob um plasma de alta densidade a partir da caracterização estrutural e elétrica de filmes depositados sob diferentes condições de processo, de modo a poder-se controlar as propriedades dos materiais obtidos. As técnicas de análise empregadas para a caracterização das amostras foram: elipsometria, FTIRS, RBS, curvas de taxa de deposição e corrosão, curvas capacitância versus tensão de alta freqüência, curvas corrente elétrica versus tensão. Os principais resultados obtidos através da caracterização elétrica de capacitores MOS com área 9 x 10-4 cm-2, construídos a partir dos filmes de SiOx depositados, são: VFB = -3,94 V; eOX = 3,92; QSS/q = 6,08×1011 cm-2; EBD = 9,44 MV/cm e JLK = 2,50×10-7 A/cm-2 @ 4 MV/cm. / This work reports on the results obtained from high-density plasma enhanced chemical vapor deposited silicon oxide films at ultra low temperature, i.e. 30°C, using TEOS vapor as the silicon source oxidized with assistance of argon. The objectives of this work are: first, understand the phenomena that conducts the chemical vapor deposition in high density regime in order to control the deposited silicon oxide films properties, and also obtain silicon oxide films with adequate properties, from structural and electric characterization of films deposited under different process conditions, in order to control the properties of the deposited materials, for use in TFT\'s technology. Different analysis techniques were applied to characterize the deposited layers: ellipsometry, FTIRS, RBS, deposition and etch rate curves, capacitance versus voltage in high-frequency curves and electric current versus voltage curves. Obtained results were presented and subdivided in accordance with TEOS flow used in the deposition process: 0,5 sccm (for temperatures of 30, 150 and 250°C), 1 and 4 sccm. Characterization results were obtained by the different techniques employed suggests the adequate control of the silicon oxide films characteristics according HD-PECVD/TEOS process parameters which are: stoichiometry, density, Si-H and Si-OH bonds content, position of Si-O peak and absence of organic contamination. The main results obtained from the electric characterization MOS capacitors with area 9 x 10-4 cm-2, implemented with deposited SiOx films, are: VFB = -3,94 V; eOX = 3,92; QSS/q = 6,08×1011 cm-2; EBD = 9,44 MV/cm and JLK = 2,50×10-7 A/cm-2 @ 4 MV/cm.

Este trabalho reporta o estudo e desenvolvimento do processo de deposição química a vapor enriquecida por plasma de alta densidade de filmes finos de óxido de silício obtidos em ultra baixa temperatura, inferior a 100°C, tendo como fonte de silício o vapor de TEOS. O principal objetivo deste trabalho é, além da obtenção de filmes de óxido de silício com propriedades elétricas adequadas para utilização em TFTs, compreender os fenômenos que regem o processo de deposição química sob um plasma de alta densidade a partir da caracterização estrutural e elétrica de filmes depositados sob diferentes condições de processo, de modo a poder-se controlar as propriedades dos materiais obtidos. As técnicas de análise empregadas para a caracterização das amostras foram: elipsometria, FTIRS, RBS, curvas de taxa de deposição e corrosão, curvas capacitância versus tensão de alta freqüência, curvas corrente elétrica versus tensão. Os principais resultados obtidos através da caracterização elétrica de capacitores MOS com área 9 x 10-4 cm-2, construídos a partir dos filmes de SiOx depositados, são: VFB = -3,94 V; eOX = 3,92; QSS/q = 6,08×1011 cm-2; EBD = 9,44 MV/cm e JLK = 2,50×10-7 A/cm-2 @ 4 MV/cm. / This work reports on the results obtained from high-density plasma enhanced chemical vapor deposited silicon oxide films at ultra low temperature, i.e. 30°C, using TEOS vapor as the silicon source oxidized with assistance of argon. The objectives of this work are: first, understand the phenomena that conducts the chemical vapor deposition in high density regime in order to control the deposited silicon oxide films properties, and also obtain silicon oxide films with adequate properties, from structural and electric characterization of films deposited under different process conditions, in order to control the properties of the deposited materials, for use in TFT\'s technology. Different analysis techniques were applied to characterize the deposited layers: ellipsometry, FTIRS, RBS, deposition and etch rate curves, capacitance versus voltage in high-frequency curves and electric current versus voltage curves. Obtained results were presented and subdivided in accordance with TEOS flow used in the deposition process: 0,5 sccm (for temperatures of 30, 150 and 250°C), 1 and 4 sccm. Characterization results were obtained by the different techniques employed suggests the adequate control of the silicon oxide films characteristics according HD-PECVD/TEOS process parameters which are: stoichiometry, density, Si-H and Si-OH bonds content, position of Si-O peak and absence of organic contamination. The main results obtained from the electric characterization MOS capacitors with area 9 x 10-4 cm-2, implemented with deposited SiOx films, are: VFB = -3,94 V; eOX = 3,92; QSS/q = 6,08×1011 cm-2; EBD = 9,44 MV/cm and JLK = 2,50×10-7 A/cm-2 @ 4 MV/cm.