Submitted by Caroline Xavier (caroline.xavier@pucrs.br) on 2017-04-07T18:03:32Z No. of bitstreams: 1 DIS_JESSICA_DE_AQUINO_COMPLETO.pdf: 2934640 bytes, checksum: 153da3d44efdfe566dcf3c4a87da1eac (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-07T18:03:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DIS_JESSICA_DE_AQUINO_COMPLETO.pdf: 2934640 bytes, checksum: 153da3d44efdfe566dcf3c4a87da1eac (MD5) Previous issue date: 2017-01-24 / The majority of silicon solar cells manufactured in an industrial scale is processed in Si-Cz p-type substrates and has the n+pp+ structure. In the last decade, the search for efficiency improvements and fabrication cost reductions has been intensified. Since the cell efficiency is limited by optical losses and surface recombination, the rear and front surface passivation is an alternative for the enhancement of the efficiency. The goal of this dissertation is to develop and analyze solar cells with selective back surface field of boron and aluminum and silicon nitride thin films for the passivation of both surfaces. The silicon nitride thin films were deposited by PECVD (plasma-enhanced chemical vapor deposition), with ratios of silane to ammonia gas flow of 0.875, 1.5 and 2.0, and deposition time of 60 to 100 seconds, adjusted to form the anti-reflection coating. The thickness of the SiNx films, minority carrier lifetime, electrical parameters, minority carrier diffusion length and quantum efficiency were analyzed and compared. The results indicate that the lower the ratio between the silane and ammonia gas flows and the shorter the deposition time, the higher the efficiency of the solar cells manufactured. Due to the passivation, mainly in the front face, caused by the silicon nitride film deposited with the lower ratio of silane and ammonia gas flow and lower deposition time, we observed an increasing oh the internal quantum efficiency, mainly in shorter wavelength. The efficiency reached was 16.0 %, similar to the efficiency of solar cells with aluminium homogeneous back surface field. / A maioria das c?lulas solares de sil?cio fabricadas em escala industrial ? processada em substratos de Si-Cz tipo p e possuem estrutura n+pp+. Na ?ltima d?cada, intensificou-se a busca por melhores efici?ncias e redu??o dos custos de fabrica??o. Como as c?lulas s?o limitadas pelas perdas ?pticas e pela recombina??o nas superf?cies, a passiva??o da superf?cie posterior, al?m da superf?cie frontal, ? uma alternativa para aumentar a efici?ncia dos dispositivos. O objetivo dessa disserta??o ? desenvolver e avaliar c?lulas solares com campo retrodifusor seletivo de boro e alum?nio e passivadas com filme fino de nitreto de sil?cio em ambas as faces. Os filmes de nitreto de sil?cio foram depositados por PECVD (plasmaenhanced chemical vapor deposition) com a raz?o da vaz?o dos gases silano e am?nia de 0,875, 1,5 e 2,0 e tempos de deposi??o de 60 a 100 segundos, ajustados para formar o filme antirreflexo. Analisaram-se e compararam-se a espessura do filme, o tempo de vida dos portadores de carga minorit?rios, os par?metros el?tricos, o comprimento de difus?o e a efici?ncia qu?ntica. Os resultados indicaram que quanto menor a raz?o entre o fluxo dos gases silano e am?nia e menor tempo de deposi??o, maior a efici?ncia das c?lulas solares fabricadas. Devido a maior passiva??o, principalmente na face frontal provocada pelo filme de nitreto de sil?cio depositado com a menor raz?o da vaz?o dos gases silano e am?nia e menor tempo de deposi??o, observou-se um aumento da efici?ncia qu?ntica interna, principalmente para menores comprimentos de onda e alcan?ou-se a efici?ncia de 16,0 %, similar ? efici?ncia das c?lulas solares com emissor homog?neo de alum?nio.

O nitreto de boro hexagonal (h-BN) tem uma estrutura cristalina similar ao grafite e é conhecido como um importante material cerâmico com propriedades interessantes, tais como a excelente estabilidade química, boa resistência à corrosão, baixa densidade, alto ponto de fusão e boa condutividade térmica. Estas características fazem do h-BN um candidato atraente para uma ampla gama de aplicações técnicas. Recentemente, muitos estudos têm relatado a preparação de estruturas de nitreto de boro (BN) com morfologias especiais, tais como nanofolhas, nanofios e nanotubos. Este trabalho apresenta uma rota de síntese de nanoestruturas de BN produzidas a partir de boro elementar, nitrato de amônio e hematita como catalisador, em forno tubular pelo método CVD (chemical vapor deposition). A mistura de pós foi aquecida a 550 C e esta temperatura foi mantida constante durante uma hora sem fluxo de gás. Em seguida a temperatura foi aumentada até 1300 C sob fluxo de gás nitrogênio; esta temperatura foi mantida por uma hora sob fluxo de nitrogênio e mais uma hora sob fluxo de gás amônia, depois disso foi feito o resfriamento da amostra sob fluxo de nitrogênio. Para avaliar a formação e a morfologia das nanoestruturas formadas em um segundo tratamento térmico, três valores de temperatura final foram estabelecidos: 900 , 950 , e 1300 C. A caracterização das amostras foi feita através de espectroscopia de infravermelho (FTIR), espectroscopia Mössbauer, difração de raios X (XRD), análise térmica (TGA/DSC), adsorção de N2, espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de varredura (SEM), microscopia eletrônica de transmissão (TEM) e análise química elementar (CHN). A amostra que apresentou melhores resultados em relação à formação de h-BN foi purificada para remover partículas de ferro e algumas outras impurezas utilizando dois agentes distintos: ácido clorídrico e etanol. Através da análise dos resultados obtidos foi possível confirmar a formação do h-BN, e explicar as reações químicas envolvidas no processo. A partir das imagens de microscopia foi possível comprovar a formação de nanoestruturas de BN com morfologias variadas. Entre as nanoestruturas encontradas estão: nanofolhas, nanofibras, nanocones, bamboo-like, nanofios e nanotubos. Os nanotubos formados possuem diâmetro variando entre 10 e 120 nm. A presença de diversas estruturas com morfologias diferentes pode ser atribuída principalmente às variações no fluxo de gás durante a síntese. O teste inicial de citotoxicidade demonstrou que as nanoestruturas de nitreto de boro não apresentam atividade hemolítica considerável, indicando haver uma boa tolerância biológica. / Hexagonal boron nitride (h-BN) has a crystal structure similar to graphite and it is well known as one important ceramic material with interesting properties, such as excellent chemical stability, good resistance to corrosion, low density, high melting point, and outstanding thermal and electrical properties. These characteristics make h-BN an attractive candidate for a wide range of technical applications. Recently, many studies have been reporting the preparation of nanostructures of boron nitride (BN) with special morphologies, such as nanosheets and nanotubes. This paper reports a synthesis of boron nitride nanotubes produced from elemental boron powder, ammonium nitrate and hematite in tubular furnace by CVD (chemical vapor deposition) method. The powder mixture was heated at 550 C and this temperature was kept constant for one hour without gas flow. After that, the temperature was increased to 1300 C and kept constant for one hour under a nitrogen gas flow, then, another one under a flowing ammonia gas, followed by the cooling of the sample under nitrogen flow. To evaluate the formation and morphology of the nanostructures formed in a second heat treatment; three values of final temperature were established: 900, 950 and 1300 C. The Characterization of the samples was carried out by infrared spectroscopy (FTIR), Mössbauer spectroscopy, X-ray diffraction (XRD), thermal analysis (TGA/DSC), N2 adsorption, Raman spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and elemental chemical analysis (CHN). The sample that showed better results regarding the formation of h-BN was purified to remove iron particles and some other impurities using two different agents: hydrochloric acid and ethanol. After the analysis of the results it was possible to confirm the formation of h- BN and to explain the chemical reactions involved. From microscopy images it was feasible to confirm the formation of BN nanostructures with distinct morphologies. Some different nanostructures were found: nanosheets, nanofibers, nanocones, "bamboolike", nanowires and nanotubes. The nanotubes formed have diameters ranging between 10 and 120 nm. The presence of several structures with different morphologies can be attributed mainly to variations in the flow of gas during the synthesis. Initial tests showed that the cytotoxicity of boron nitride nanostructures do not exhibit significant hemolytic activity, suggesting a good biological tolerance.

O corte rotativo tem sido utilizado cada vez com maior intensidade na obtenção de produtos higiênicos com formatos especiais. Por esta razão, torna-se cada vez mais importante a utilização de facas com alto desempenho. Para avaliar a influência da deposição de nitreto de titânio sobre ferramentas de corte confeccionadas em aço ferramenta SAE M2 foi executado um programa de experimentação, onde foram simuladas condições normais de processo. Tal experimento possibilitou a comparação entre a efetividade da operação de corte executada por ferramentas revestidas e não revestidas. Verificou-se, com os testes executados, uma efetividade de corte 100% superior para as facas com deposição em relação àquelas nas quais não se efetuou a deposição de nitreto de titânio.

Metais são bastante usados como materiais implantáveis, principalmente para dispositivos feitos na área de ortopedia. Há uma constante relação dos processos de corrosão nesse biomateriais com a agressividade do meio fisiológico. Usando quatro tipo de metais e ligas metálicas – titânio puro, liga de titânio, aço inoxidável de baixo carbono e liga de cobalto – o processo de corrosão foi estudado. Além disso, o desempenho desses materiais revestidos com nitreto de titânio foi avaliado. Dois processos de revestimento por PVD – evaporação e magnetron sputtering – foram executados, verificando a eficiência desses materiais em meio fisiológico - O melhor comportamento se deu para o revestimento obtido por evaporação. O mecanismo de corrosão predominante para as amostras foi indicado. / Metals are very much used as implantable materials mainly for the construction of devices orthopaedic area. There is a constant concern about the corrosion process in those metallic biomaterials due to the aggressiveness of the physiological environment. By using four types of metals and metallic alloys – pure titanium, titanium alloy, low carbon stainless steel and cobalt-chromium alloy – the corrosion process in physiologic environment has been studied. Also, the performance of such materials coated with titanium nitrate was evaluated. Two PVD coating methods – evaporation and magnetron sputtering – were performed, and the efficiency of those materials in physiologic medium was verified. The best behaviour was found by the evaporation coating method. The predominant corrosion mechanism for coated samples was suggested.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-08-25T20:38:32Z No. of bitstreams: 1 DaniloOliveiraPedreira_TESE.pdf: 7943420 bytes, checksum: 3266c07efadf03619e0cc898cba272f8 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-08-25T23:57:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DaniloOliveiraPedreira_TESE.pdf: 7943420 bytes, checksum: 3266c07efadf03619e0cc898cba272f8 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-25T23:57:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DaniloOliveiraPedreira_TESE.pdf: 7943420 bytes, checksum: 3266c07efadf03619e0cc898cba272f8 (MD5) Previous issue date: 2016-02-19 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / Materiais em nanoescala compostos por ?tomos de boro, carbono e nitrog?nio apresentam propriedades ?nicas e podem ser ?teis no desenvolvimento de novas tecnologias. Nesta tese, investigamos algumas propriedades de nanofitas BCN com arranjo quasiperi?dico dado por uma sequ?ncia Fibonacci. Analisamos propriedades como: estabilidade estrutural, densidade eletr?nica de estados, calor espec?fico eletr?nico, estrutura de bandas e gap de energia. Realizamos c?lculos de primeiros princ?pios baseados na teoria do funcional da densidade implementado como no c?digo SIESTA. Os resultados mostraram que nanofitas com maior gera??o Fibonacci tendem a apresentar um valor fixo para a energia de forma??o. A densidade eletr?nica de estados foi utilizada para calcular o calor espec?fico. Encontramos um comportamento oscilat?rio do calor espec?fico eletr?nico, para o regime de baixas temperaturas. Analisamos a estrutura de bandas para determinar o gap de energia. O gap de energia apresenta oscila??es como fun??o do ?ndice n da gera??o Fibonacci. Nosso trabalho sugere que uma escolha apropriada dos blocos de constru??o da sequ?ncia quasiperi?dica do material pode levar a um controle do gap de energia para nanofitas quasiperi?dicas. / Nanoscale materials composed of boron, nitrogen, and carbon have unique properties and may be useful in new technologies. In this thesis, we investigate some properties of BCN nanoribbons constructed according to the Fibonacci quasiperiodic sequence. We analyze properties such as structural stability, electronic density of states, electronic specific heat, band structure, and energy band gap. We have performed first-principles calculations based on density functional theory implemented in the SIESTA code. The results showed that nanoribbons present a fixed value of the formation energy. The electronic density of states was used to calculate the specific heat. We found an oscillatory behavior of the electronic specific heat, in the low temperature regime. We analyze the electronic band structure to determine the energy band gap. The energy band gap oscillates as a function of the Fibonacci generation index n. Our work suggest that appropriate choice of the building block materials of the quasiperiodic sequence, may lead to a tuneable band gap of the quasiperiodic nanoribbons.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2013-06-25T20:34:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 311887.pdf: 4652023 bytes, checksum: ef89bf373e0d20ec2ddd141dab2f286f (MD5) / O presente trabalho se propõe a pesquisar um determinado comportamento atípico observado na usinagem do ferro fundido cinzento FC 250, qual seja: a diminuição do desgaste da ferramenta com o aumento da velocidade de corte, quando submetido à usinagem em altas velocidades com ferramentas de nitreto de silício (Si3N4). Os experimentos, de usinagem por processo de torneamento externo longitudinal, de curta e longa duração, em corpos de prova produzidos em ferro fundido cinzento FC 250 em condições de fabricação comercial, foram realizados em um torno CNC com potência nominal de 75 kW, barramento inclinado e muito robusto. Os experimentos foram desenvolvidos com diferentes velocidades de corte situadas entre 400 e 1400 m.min-1, com o objetivo de determinar o comportamento do desgaste da ferramenta para crescentes velocidades de corte. A análise dos resultados, especialmente no que tange ao desgaste das ferramentas, foi realizada com microscopia óptica e eletrônica, procurando, desta forma, caracterizar os tipos e mecanismos responsáveis pelo desgaste das ferramentas. A textura e integridade da superfície dos corpos de prova foram analisadas em função da rugosidade da superfície, microdureza e também a microestrutura da camada adjacente à superfície usinada. A análise dos resultados comprovou o comportamento atípico, ou seja, mostrou que o desgaste da ferramenta diminuiu no intervalo de 400 m.min-1 a 700 m.min-1 e no intervalo de 700 m.min-1 a 1400 m.min-1 o desgaste é constante. No que se refere à rugosidade na superfície usinada, constatou-se uma diminuição desta para crescentes velocidades de corte. Quanto à integridade da superfície, não foram identificadas alterações significativas na camada adjacente à superfície usinada, isto em termos de deformações plásticas, alterações microestruturais e microdureza. Esses resultados, que serão detalhadamente discutidos ao longo do trabalho, são relevantes para aplicações industriais, pesquisas no campo dos materiais, ferramentas de usinagem e usinabilidade dos materiais das peças. Por fim, pode-se destacar que os objetivos traçados para a presente pesquisa foram alcançados com sucesso. / This work proposes to investigate a particular atypical behavior observed in the machining of FC 250 gray cast iron, where the tool wear decreased with increasing cutting speed, when subjected to machining at high cutting speeds with tools based on Si3N4. The short and long term experiments for machining external longitudinal turning process in specimens produced in FC 250 gray cast iron in commercial manufacturing conditions were performed on a very robust 75 kW CNC lathe, with inclined bed. The experiments were conducted with different cutting speeds, lying between 400 and 1400 m/min, in order to determine the behavior of the tool wear for increased cutting speeds. The analysis of the results, especially regarding the tool wear, was carried out with optical and electron microscopy, thereby attempting to characterize the types and mechanisms responsible for the tool wear. The texture and surface integrity analyses of the samples were performed in terms of surface roughness, hardness and analysis of the microstructure of the layer adjacent to the machined surface. The results demonstrated the atypical behavior, i.e., the tool wear reduced in the 400-700 m/min range, and in the 700-1400 m/min range the wear is constant. With respect to the machined surface roughness, it decreased with increasing cutting speeds. Regarding the integrity of the surface, significant changes in the layer adjacent to the machined surface were not identified, i.e. in terms of plastic deformation, microstructural changes and microhardness. These results, which will be discussed in detail throughout this text, are relevant for both industrial applications and for research on the field of tool materials for machining, and also for machinability of materials. Finally it can be stated that the objectives for this study were successfully achieved.

Revestimentos duros são altamente utilizados na engenharia de superfície de componentes mecânicos devido à proteção contra o desgaste e à redução do coeficiente de atrito. Atualmente, as técnicas de usinagem a seco estão exigindo novos materiais com propriedades mecânicas e tribológicas inteligentes visando reduções de custos e de impacto ambiental. No entanto, o excelente desempenho dos revestimentos de nitreto de silício em termos de sua resistência ao desgaste e à oxidação nas ferramentas de cortes não foram totalmente entendidas. Neste trabalho, filmes finos de nitreto de silício foram depositados em substrato de Si (001) por magnetron sputtering reativo através de uma fonte de rádio frequência. A fim de simular as condições de oxidação de uma ferramenta de corte em usinagem a seco, as amostras foram submetidas ao tratamento termo-oxidativo em atmosfera de oxigênio em temperaturas de 500ºC e 1000ºC. Posteriormente, os filmes foram caracterizados por perfilometria elementar por reação nuclear ressonante visando quantificar o conteúdo de oxigênio, ensaios de nanoindentação e nanoscratch com deslizamento unidirecional visando medidas de dureza e de atrito. Após os tratamentos termo-oxidativo uma fina camada parcialmente oxidada de até 6 nm de espessura foi obtida em temperatura de 1000º C e 4 horas de tratamento termo-oxidativo. A presença desta camada parcialmente oxidada permite obter um coeficiente de atrito ultra-baixo, ao mesmo tempo em que a dureza mantem-se constante em altas temperaturas, explicando a elevada resistência ao desgaste dos revestimentos duros baseados em Si3N4. Finalmente, os resultados são discutidos usando um modelo químico-cristalino, o qual relaciona o potencial iônico e o coeficiente de atrito de vários sistemas de óxidos, permitindo expandir a sua aplicabilidade a sistemas de nitretos. / Submitted by Marcelo Teixeira (mvteixeira@ucs.br) on 2014-06-23T12:26:23Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Juline Filla.pdf: 3353830 bytes, checksum: 6954563c44dc811a20e1f78a257d4605 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-23T12:26:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Juline Filla.pdf: 3353830 bytes, checksum: 6954563c44dc811a20e1f78a257d4605 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Hard coatings are widely used in surface engineering of mechanical components due to their high wear resistance and reduced friction coefficients. Actually, the dry cutting techniques are demanding new materials with smart mechanical and tribological properties allowing saving cost and minimum environmental impact. However, the excellent behavior of silicon nitride coatings in terms of wear and oxidation resistance in cutting tools are not well understood. In this work, silicon nitride thin films were deposited on silicon (001) by reactive magnetron sputtering by using a radio-frequency power supply. In order to simulate an oxidative environment in cutting tool at dry machining conditions, samples were submitted to oxidative annealing in oxygen atmosphere at temperatures of 500oC and 1000oC. A posteriori, the thin films were characterized by resonant nuclear reaction elementar profilometry looking for oxygen quantification in-depth and nanoindentation and nanoscratch with unidirectional sliding tests looking for harness and friction measurements. After oxidative annealing treatments, a thin film partially oxidized layer with approximately 6 nm (T=1000oC) in-depth was formed in four times of oxidative annealing. Such partial oxidized layer allows to obtain a ultra-low friction coefficient whereas the initial hardness is maintained even at high temperatures and long times of oxidative annealing. Finally, the results were discussed from the point of view of the crystal chemical approach, where the ionic potential and the friction coefficient of various oxides are correlated, leading to expand the model to nitride systems.

Revestimentos duros são altamente utilizados na engenharia de superfície de componentes mecânicos devido à proteção contra o desgaste e à redução do coeficiente de atrito. Atualmente, as técnicas de usinagem a seco estão exigindo novos materiais com propriedades mecânicas e tribológicas inteligentes visando reduções de custos e de impacto ambiental. No entanto, o excelente desempenho dos revestimentos de nitreto de silício em termos de sua resistência ao desgaste e à oxidação nas ferramentas de cortes não foram totalmente entendidas. Neste trabalho, filmes finos de nitreto de silício foram depositados em substrato de Si (001) por magnetron sputtering reativo através de uma fonte de rádio frequência. A fim de simular as condições de oxidação de uma ferramenta de corte em usinagem a seco, as amostras foram submetidas ao tratamento termo-oxidativo em atmosfera de oxigênio em temperaturas de 500ºC e 1000ºC. Posteriormente, os filmes foram caracterizados por perfilometria elementar por reação nuclear ressonante visando quantificar o conteúdo de oxigênio, ensaios de nanoindentação e nanoscratch com deslizamento unidirecional visando medidas de dureza e de atrito. Após os tratamentos termo-oxidativo uma fina camada parcialmente oxidada de até 6 nm de espessura foi obtida em temperatura de 1000º C e 4 horas de tratamento termo-oxidativo. A presença desta camada parcialmente oxidada permite obter um coeficiente de atrito ultra-baixo, ao mesmo tempo em que a dureza mantem-se constante em altas temperaturas, explicando a elevada resistência ao desgaste dos revestimentos duros baseados em Si3N4. Finalmente, os resultados são discutidos usando um modelo químico-cristalino, o qual relaciona o potencial iônico e o coeficiente de atrito de vários sistemas de óxidos, permitindo expandir a sua aplicabilidade a sistemas de nitretos. / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Hard coatings are widely used in surface engineering of mechanical components due to their high wear resistance and reduced friction coefficients. Actually, the dry cutting techniques are demanding new materials with smart mechanical and tribological properties allowing saving cost and minimum environmental impact. However, the excellent behavior of silicon nitride coatings in terms of wear and oxidation resistance in cutting tools are not well understood. In this work, silicon nitride thin films were deposited on silicon (001) by reactive magnetron sputtering by using a radio-frequency power supply. In order to simulate an oxidative environment in cutting tool at dry machining conditions, samples were submitted to oxidative annealing in oxygen atmosphere at temperatures of 500oC and 1000oC. A posteriori, the thin films were characterized by resonant nuclear reaction elementar profilometry looking for oxygen quantification in-depth and nanoindentation and nanoscratch with unidirectional sliding tests looking for harness and friction measurements. After oxidative annealing treatments, a thin film partially oxidized layer with approximately 6 nm (T=1000oC) in-depth was formed in four times of oxidative annealing. Such partial oxidized layer allows to obtain a ultra-low friction coefficient whereas the initial hardness is maintained even at high temperatures and long times of oxidative annealing. Finally, the results were discussed from the point of view of the crystal chemical approach, where the ionic potential and the friction coefficient of various oxides are correlated, leading to expand the model to nitride systems.

Orientador: Jacobus Willibrordus Swart / Dissertação (Mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-21T18:44:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mariano_WilliamCesar_M.pdf: 8050285 bytes, checksum: b662ea20a7144324df94f0a5d29c9944 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Filmes dielétricos, são usados em um grande número de aplicações em componentes semicondutores. Várias técnicas de deposição auxiliadas por plasma vem sendo estudadas a fim de se conseguir materiais isolantes de qualidade que possam ser empregados no processo de fabricação de dispositivos. Neste trabalho, são realizadas deposições de dois filmes dielétricos distintos, com diferentes técnicas de deposição. Filmes de óxido de silício foram obtidos a partir da combinação de dois gases reagentes: silana (SiH4) e oxigênio (02) ou silana e óxido nitroso (N2O), com temperatura entre 300 e 600 °C, e a técnica de deposição química a fase vapor auxiliada por plasma remoto RPECVD, enquanto que os filmes de nitreto de silício foram obtidos a partir da combinação de silana e nitrogênio (N2), com temperatura entre 40 e 90°C e a aplicação da técnica de deposição química a fase vapor auxiliada por plasma e ressonância ciclotron de elétrons. Como características dos filmes, foram realizadas medidas de: taxa de deposição e corrosão, índice de refração e estequiometria. E finalmente, foi feito um estudo do comportamento das características como função dos parâmetros de processo. As melhores condições de processo foram determinadas. Filmes de óxido de silício com as seguintes características podem ser obtidos: taxa de deposição = 100 A/min, taxa de corrosão = 170 A/min, índice de refração = 1,465, estresse tensivo =1,2 x 1010 dyne/cm2 e estequiometria = 1,82. No caso dos filmes de nitreto de silício, as melhores características foram: taxa de deposição = 109 A/min, taxa de corrosão = 190 A/min, índice de refração = 1,995 e Si/N = 0,75 / Abstract: Dieletric films, are used in a large amount of applications in semicondutors devices. Several plasma enhanced deposition techniques have been studied in order to obtain insulating materiais with quality that can be employed in processes of manufacturing of devices. In this work, depositions of two different dieletric films are studied, with two different techniques. Silicon oxide films were deposited by combination of two reactant gases: Silane (SiH4) and Oxygen (02) or Nitrous Oxide (N2O), in a temperature range from 300 to 600°C and in a Remote Enhanced Plasma Chemical Vapor Deposition - RPECVD system. Silicon Nitride films were obtained by Silane and Nitrogen (N2), in temperature range from 40 to 90°C and in a Electron Cyclotron Resonance Remote Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, ECR - RPECVD system. The characterization of the films were: Deposition rate, Etching rate, Refractive index and Stoichiometry. Finally, the behavior of this characteristics versus process parameters were studied. The best processing conditions were determined Silicon oxide films with the following characteristics can be obtained: Deposition rate =100 Ã/min, Etch - rate = 170 Ãlmin, Refraction index = 1,465, Tensile stress = 1,2 X 1010 dyne/cm2 and Stoichiometry = 1,82. In the case of Silicon nitride, the best characteristics were: Deposition rate = 109 Ã/min, Etch rate = 190 Ã/min, Refraction index = 1,995 and Si/N = 0,75 / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Tese (livre-docencia) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-31T15:07:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferreira_Itamar_LD.pdf: 5619781 bytes, checksum: dbcea60835faeeaf20eedc4d802c4525 (MD5) Previous issue date: 1994 / Resumo: Um dos maiores obstáculos à utilização das cerâmicas estruturais se refere à dificuldade de avaliação da tenacidade à fratura das mesmas, a partir de métodos simples, precisos, reproduzíveis e economicamente viáveis. Isso se deve, em parte, à grande dificuldade de obtenção de pré-trincas em corpos de prova com configuração geométrica definida para avaliação da tenacidade à fratura nesses materiais. Este trabalho tem por objetivos caracterizar e analisar a resistência mecânica (módulo de ruptura), através de ensaios de flexão em quatro pontos, e a tenacidade ã natura (KfC), através de três diferentes métodos (o primeiro e o segundo a partir de ensaios de flexão em quatro pontos com corpos de prova com configuração geométrica definida - um com entalhe em V e outro cora entalhe reto, sem pré-trincas - e o terceiro através do método da impressão Víekers) de dois nitretos de silício monolíticos, um prensado a quente e de baixa resistência mecânica e outro sinterizado e de alta resistência mecânica, e de juntas de nitreto de silício brasadas com a liga Ag-27,5%Cu-2%Ti. apenas para o método utilizando corpos de prova com entalhe em V para o caso das juntas. Os principais objetivos deste trabalho são a confirmação da validade de se caracterizar a tenacidade à fratura, para esses dois nitretos de silício monolíticos, através dos métodos: da impressão Vickers; de flexão com o corpo de prova apoiado em quatro pontos (com entalhe em V e sem pré-trinca); e da fractografia. Verificou-se que os resultados do módulo de ruptura e da tenacidade á fratura dos nitretos de silício monolíticos se ajustam bem ao modelo bi-paramétrico de Weibull. Os resultados encontrados em termos do módulo de ruptura característico e módulo de Weibull foram respectivamente. 123,62 MPa e 3,45 para o nitreto de silício prensado a quente, sendo esses valores sensivelmente menores quando comparados com o sinterizado, 463,59 MPa e 12,69. O módulo de Weibull associado à tenacidade à fratura tende a diminuir com o aumento da severidade do entalhe, ou seja, o entalhe era V levou a valores menores, 5,16 e 9.16, do que o reto, 6,10 e 18,90, respectivamente para os nitretos de silício prensado a quente e sinterizado. A tenacidade a fratura característica é sensivelmente menor uo caso dos corpos de prova com entalhes em V. 1.59 MPa4m e 3,10 MPayjm, quando se compara com o entalhe reto, 3,33 MPa-Jm e 6.47 MPa-Jm, respectivamente para os nitretos de silício prensado a quente e sinterizado. O método da impressão Vickers, para a estimativa de K!C de cerâmicas estruturais, leva a valores superestimados, com relação ao método que utiliza corpos de prova coro entalhe em V, valores esses que dependem da equação utilizada no cálculo de KKJ e mostram uma certa inconsistência, principalmente era relação ao módulo de Weibull. Com relação às juntas brasadas nitreto de silício/Ag-Cu-Ti, os resultados do módulo de ruptura e da tenacidade à fratura não se ajustam muito bem ao modelo bi-paramétrico de Weibull, sendo que esses valores são inferiores aos das cerâmicas monolíticas. Não foi possível identificar os parâmetros morfológicos necessários è estimativa da tenacidade à fratura através da fractografia, para os dois nitretos de silício monolíticos / Abstract: (km of the biggest problem in structural ceramics application is the difficulty m fracture toughness evaluation of these materials by using simple, accurate, reproducible, and economical methods, due to the difficulty in pre-cracking fracture toughness specimen. The characterization and analysis of the strength / modulus of rupture (MOR), by using four point bend tests, and fracture toughness (KiC), by using three different methods {single edge notched beam and the chevron notched specimen in four point bend, without pre-cracks, and the Vickers indentation) have been conducted for two monolithic silicon nitride and brazed joints (silicon nitride and Ag-27.5% Cu- 2% Ti), only for the chevron notched for these joints. The main purpose of this work is the confirmation of the validate in characterizing the fracture toughness, for those silicon nitride, by the methods: Vickers' indentation; chevron notched specimen (without pre-crack) m four point bend; and fractography. ft was observed that the modulus of rupture and fracture toughness results fit in a very good way the biparanieter Weibull model, for both monolithic silicon nitride. The results of the characteristic MOR and Weibull modulus are respectively 123.62 MPa and 3.45 for the hot pressed silicon nitride, and are very low when comparing to the sintered: 463.59 MPa and 12.69. The WeibuU modulus associated to the fracture toughness has the tendency towards lower values when increasing the notch severity, because the chevron notch gave lower values, 5.16 and 9.16, when comparing to the single edge notched beam, 6,10 and 18.90, respectively for the hot pressed and sintered silicon nitride. The characteristic fracture toughness is sensible lower for the chevron notched specimen, 1.59 MPcNm and 3,10 MPa-Jm, when comparing to the single edge notched specimen, 7.33 MPa sin and 6.47 MPaJm, respectively for the hot pressed and sintered silicon nitride. The fracture toughness Vickers indentation technique gave inconsistent and overestimated values in relation to chevron notched specimen method. The modulus of rapture and fracture toughness results for the brazed joints do not fit the biparanieter Weibull model, and these results are lower when comparing to the monolithic silicon nitride, it was not possible to find any morphological parameter in characterizing the fracture toughness by using the fractography for both monolithic silicon nitride / Tese (livre-docencia) - Univer / Livre-Docente em Engenharia Mecanica