O desenvolvimento de eletrocatalisadores eletricamente condutores com alta atividade para a reação de redução de oxigênio (ORR - Oxygen Reduction Reaction) e desprendimento de oxigênio (OER - Oxygen Evolution Reaction) é de extrema importância e interesse para dispositivos de eletro-conversão de energia, como as células a combustível e eletrolisadores, que operam tanto em meio alcalino quanto ácido. Em meio alcalino, é possível o uso de metais não nobres e, assim, são viáveis para o uso em larga escala. Em meio ácido, é necessário o uso de materiais estáveis, uma vez que eles são expostos a um ambiente extremamente corrosivo e à altos potenciais, principalmente durante o processo de liga/desliga do dispositivo. Diante disso, este trabalho foi dividido em três linhas de pesquisa: Parte I - estudos de eletrocatalisadores bifuncionais para a ORR e OER em meio alcalino, sendo eles compostos por espinélios de manganês-cobalto em combinação com nanopartículas de ouro (MnCo2O4/Au). Parte II - estudos de eletrocatalisadores alternativos para a ORR em eletrólito ácido, onde foram considerados carbetos e nitretos de molibdênio (Mo2C-MoN) e, oxinitretos de tântalo (Ta-ON). Parte III - estudo de suportes alternativos ao carbono para a ORR em eletrólito ácido, sendo eles compostos por carbonitretos de tântalo e titânio (Ta-CN e Ti-CN). Os resultados da Parte I para MnCo2O4/Au mostraram que houve um aumento significativo na atividade de MnCo2O4 com a adição de ouro para ambas as reações. Foi possível observar que a combinação de nanopartículas condutoras (ouro) com nanopartículas ativas, mas não condutoras (MnCo2O4), é promissora para o desenvolvimento de eletrocatalisadores ativos para uso como eletrodos de oxigênio. Quanto a Parte II, os materiais compostos por Mo2C-MoN foram obtidos por meio da inserção de carbono e nitrogênio com tratamento térmico, na presença de carbono Vulcan e NH3, em alta temperatura. O material nomeado como MoN + Mo2C (molibdato) foi o que apresentou maior atividade catalítica, o que pôde ser atribuído ao menor tamanho de cristalito, maior quantidade da sua fase MoN e ao efeito sinérgico entre MoN e Mo2C, facilitando a ORR em comparação ao nitreto e carbeto de molibdênio puros. Nesta mesma linha de pesquisa, oxinitretos de tântalo foram sintetizados utilizando ureia como fonte de nitrogênio. Foi observado que Ti-Ta-ON apresentou maior atividade catalítica quando comparado aos demais eletrocatalisadores. Já na Parte III, os resultados para carbonitreto de titânio como suporte para a platina (Pt/Ti-CN) mostraram que, além da sua atividade para a ORR ser semelhante à platina suportada em carbono (Pt/C), ele também se mostrou mais estável que Pt/C após a realização de testes de estabilidade. / The development of conductive electrocatalysts with high activity for the oxygen reduction and evolution reactions (ORR and OER) is of extremely importance for devices that electroconvert energy, such as fuel cells and electrolizers, which work in alkaline and acid media. A substantial amount of metals can be employed in alkaline electrolytes once the latter do not require the use of noble metals. The acid medium asks for stable materials, since they are exposed to a high oxidative environment and potentials during the start-up/shutdown events of the device. On the base of these facts, this research work has been divided into three parts: Part I - bifunctional electrocatalysts studies for the ORR and OER in alkaline electrolyte, the materials were composed of spinel manganese-cobalt oxide combined with gold nanoparticles (MnCo2O4/Au). Part II - studies of alternative electrocatalysts for the ORR in acid electrolyte, which included molybdenum carbides and nitrides (Mo2C-MoN), and tantalum oxynitrides (Ta-ON). Part III - alternative supports to the carbon for the ORR in acid electrolyte, which included tantalum and titanium carbonitrides (Ta-CN and Ti-CN). The results for MnCo2O4/Au, in Part I, showed that the addition of gold on the surface of the oxide improved the latter activity for both reactions. The combination of conductive nanoparticles (gold) with active, but non-conductive, nanoparticles (MnCo2O4) seems promising for the development of active electrocatalysts for the ORR and OER. In Part II, the materials composed of Mo2C-MoN were synthesized through carbon and nitrogen insertion, in a high temperature heat treatment, in the presence of Vulcan carbon and NH3. Among the gotten materials, the so called MoN + Mo2C (molybdate) showed the better electrocatalytic activity for the ORR, which could be attributed to its smaller crystallite size and the greater amount of its MoN phase, along with the synergistic effect between MoN and Mo2C. In this way, tantalum oxynitrides materials were obtained via a urea synthesis. The catalyst referred to as Ti-Ta-ON showed the better ORR activity among all the others studied oxynitrides materials. In Part III, besides the activity for the ORR of platinum supported on titanium carbonitride (Pt/Ti-CN) was similar to the activity of platinum supported on carbon (Pt/C), Pt/Ti-CN was also more stable than the latter, after the stability tests.

Submitted by Irene Nascimento (irene.kessia@ufpe.br) on 2016-07-12T19:51:09Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Elizane Efigenia de Moraes.pdf: 9079354 bytes, checksum: 7ee5a581c6d0b14cdc6b518cd6aa7276 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-12T19:51:09Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Elizane Efigenia de Moraes.pdf: 9079354 bytes, checksum: 7ee5a581c6d0b14cdc6b518cd6aa7276 (MD5) Previous issue date: 2015-07-30 / Nesta dissertação estudamos as propriedades de transporte do nitreto de boro cúbico (cBN, para a sigla em inglês) com as superfícies de uma amostra de quatro camadas passivadas com hidrogênio: em uma superfície o H se liga ao B e na outra ao N. As características do transporte são investigadas com a introdução de dois eletrodos de ouro (Au), em equilíbrio eletrostático com a amostra e submetidos a uma diferença de potencial V em intervalos de interesse: 0:2 V 0:2, 1 V 1 e 3 V 3. O teste de tunelamento com voltagem nula também foi realizado. As principais propriedades observadas são brevemente relatadas em seguida: (i) Os eletrodos são idênticos (no cálculo inicial do programa Siesta adicionamos uma camada "tampão"de átomos, a qual é desconsiderada no programa Transiesta-propriedades de transporte. A simetria dos eletrodos (esquerda e direita) se manifesta com PDOS idênticos para voltagem nula nos intervalos de energia investigados; (ii) A característica I-V (corrente versus voltagem) da amostra apresenta um pico acentuado para V 0:25. A origem deste pico é atribuída à ocorrência do nível quase localizado do H, situado abaixo do nível de Fermi e hibridizado com estados sp3 do B, como evidenciado no cálculo de DFT (Siesta) da estrutura eletrônica e densidade de estados do sistema de quatro camadas. De fato, uma análise dos PDOS dos eletrodos e da amostra sugere que esta interpretação é compatível com o cálculo numérico do Transiesta para o tunelamento através da amostra e o cálculo das características IV através da Fórmula de Landauer-Büttiker: na configuração de equilíbrio mencionada, as correntes máximas obtidas foram Imax(V = 0:25 Volts ) = 163 pico Ampéres (pA) e Imax(V = 2:5 ) = 380 pA. (iii) Enfatizamos que, no intervalo 0:2 V 0:2 a característica IV é muito semelhante àquela observada em diodos de junção p-n. Por outro lado, no intervalo 3 V 3 a retificação é bem menos efetiva para jV > 0:2j ; (iV) outra observação de destaque é o aumento da corrente, isto é, jImax(V = 0:8 )j = 9:85 nano Ampéres (nA) quando a distância dos eletrodos e a amostra é diminuída. Os resultados sugerem o prosseguimento e o aprofundamento das investigações, tendo em vista o uso potencial do cBN passivado com hidrogênio em dispositivos eletrônicos. / In this thesis we study the transport properties of cubic boron nitride (cBN) with the surfaces of a sample of four layers hydrogen terminated hydrogen: on a surface, H binds to B and on the other, to N. The characteristics of the transport are investigated after the introduction of two gold electrodes in an electrostatic equilibrium with the sample and subjected to a potential difference V in intervals of interest:0:2 V 0:2, 1 V 1 e 3 V 3. Tunneling test with zero voltage was also made. The main observed properties are reported briefly: (i) the electrodes are identical (within a layer buffer atoms only considered in the initial calculation Siesta program, to simulate a bulk behavior, therefore it is not considered in Transiesta program, that is, for the calculation of transport properties). The symmetry of electrodes (left and right) manifests with identical PDOS to zero voltage in between the energy intervals investigated; (ii) The IV characteristic (current versus voltage) of the sample shows a sharp peak for V 0:25. The origin of this peak is attributed to the occurrence of nearly located H level, situated below the Fermi level and hybridized with sp3 states of B, and evidenced in the DFT calculation (Siesta) of the electronic structure and density of states of the four layer system. The PDOS electrode and the sample analyses suggest that this interpretation is compatible with Transiesta numerical calculation of the tunneling through the sample and to calculate the current versus voltage I (V) by the Landauer-Büttiker formula: the aforementioned balance setting, the maximum currents obtained were Imax(V = 0:25 Volts ) = 163 peak amps (pA) and Imax(V = 2:5 ) = 380 pA; (iii) - Another important observation was the increase in current, i.e. jImax(V = 0:8 )j = 9:85 nano amps (nA) when the distance of the electrodes and the sample is reduced. The results suggest the continuation and deepening of the study, considering the potential use of CBN passivated with hydrogen in electronic devices.

O desempenho de componentes de engenharia está intimamente ligado a fenômenos de superfície, pois esta funciona como a interface entre o componente e o ambiente que o cerca. A escolha de um material com propriedades superficiais adequadas é fundamental para a sua funcionalidade. Neste trabalho as propriedades físico-químicas, estruturais e mecânicas do filmes de nitreto de silício depositados por magnetron sputtering reativo com uma fonte de radiofreqüência, antes e após tratamento térmico em 18O2, foram analisadas por diferentes métodos, tais como nanodureza, difração de raios X, perfilometria por reação nuclear ressonante, nanoindentação, espectrometria de retroespalhamento Rutherford, espectroscopia de fotoelétrons induzidos por raios X e reflectometria de raios X. Os filmes de Si3N4 depositados são essencialmente amorfos, estequiométricos e livres de contaminantes para vários parâmetros de deposição, com valores de dureza que variam de 16,5 GPa 22 GPa, dependendo principalmente da temperatura de deposição dos filmes. Depois de realizado o tratamento térmico em 18O2 a 1000 °C, a dureza de filmes converge para 21 GPa, independentemente da temperatura de deposição o que é explicado com base na cristalização dos filmes nesta temperatura de tratamento térmico. Além disso, o oxigênio é incorporado apenas 7,5 nm do filme de Si3N4, formando oxinitreto de silício na superfície do filme, indicando uma boa resistência à oxidação em altas temperaturas. Finalmente, a deformação elástica até a fratura H3/E2, que é um bom indicador da resistência ao desgaste do filme, dobra após o tratamento térmico a 1000 °C. Estas observações mostram o grande potencial do nitreto de silício como um revestimento duro para aplicações em altas temperaturas. / The performance of engineering components is closely tied to surface phenomena, because it acts as an interface between the component and the environment that surrounds it. The choice of a suitable material with surface properties is critical to its functionality. In this study the physicochemical, structural and mechanical properties of silicon nitride films deposited by radio frequency reactive magnetron sputtering before and after thermal annealing in 18O2 were analyzed using different methods, such as nanohardness, X-ray diffraction, profilometry resonant nuclear reaction, nanoindentation, Rutherford backscattering spectrometry, photoelectron spectroscopy and X-ray induced X-ray reflectometry The Si3N4 films deposited are essentially amorphous, stoichiometric and free of contaminants for various deposition parameters, with hardness values ranging from 16.5 GPa 22 GPa, depending mainly on the deposition temperature of films. After 18O2 annealing at 1000°C, films hardness converged to 21 GPa, independently of the deposition temperature, which is explained on the basis of crystallization of the films at this annealing temperature. Furthermore, oxygen is incorporated only in the 7.5 nm film of Si3N4, forming silicon oxynitride on the surface of the film, indicating good oxidation resistance at high temperature. Finally, the elastic strain to failure H3/E2, which mimics the wear resistance of the film, doubles after the 1000°C annealing. These observations show the great potential of silicon nitride as a hard coating for high temperature applications.

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / The objective of this work was to study NbAlN thin films and the influence of variation in the concentration of aluminum in the crystal structure, mechanical properties and oxidation resistance of these coatings. The thin films were deposited by reactive magnetron sputtering and characterized by Grazing Incidence X-ray Diffraction (GIXRD), Energy Dispersive Spectroscopy (EDS), Rutherford Backscattering Spectrometry (RBS), nanohardness analysis and oxidation tests at high temperatures. It was first necessary to define the deposition parameters of NbN thin films with δ-NbN phase (fcc). From this, NbAlN thin films were deposited and present at concentration of 10, 20 and 42 at% Al. The NbAlN crystalline phase obtained was the δ-NbN, however it was observed a shift of the peaks in the patterns obtained GIXRD of regions for larger angles for these samples, indicating the formation of a solid solution. The higher oxidation resistance temperature was 700° C for the sample with 42 in at% Al. From the SEM analysis it was possible to observe the surface of the film after oxidation, all films showed defects, however the amount of such defects was lower in samples with higher aluminum concentrations. The average hardness values obtained for thin films NbAlN was 25 GPa. / O objetivo do presente trabalho foi estudar filmes finos de NbAlN e verificar a influência da variação da concentração de alumínio na estrutura cristalina, propriedades mecânicas e resistência à oxidação desses revestimentos. Os filmes finos foram depositados por magnetron sputtering reativo e caracterizados por Difração de Raios X em Ângulo Rasante (GIXRD), Espectroscopia de Energia dispersiva (EDS), Espectroscopia por Retroespalhamento Rutherford (RBS), análises de nanodureza e testes de oxidação a altas temperaturas. Primeiramente foi necessário definir os parâmetros de deposição de filmes finos de NbN com fase δ-NbN (cfc). A partir disso, filmes finos de NbAlN foram depositados e apresentaram concentração em at% de Al de 10, 20 e 42. A fase cristalina obtida para os filmes de NbAlN foi a δ-NbN, entretanto foi observado um deslocamento dos picos obtidos nos padrões de GIXRD para regiões de ângulos maiores para essas amostras, o que indica a formação de uma solução sólida. A maior temperatura de resistência à oxidação foi de 700°C para a amostra com 42 at% de Al. A partir das análises de MEV foi possível observar a superfície dos filmes após a oxidação, todos os filmes apresentaram defeitos, entretanto a quantidade desses defeitos foi menor nas amostras com maiores concentrações de alumínio. Os valores médios de dureza obtido para os filmes finos de NbAlN foi de 25 GPa.

Made available in DSpace on 2016-08-18T18:19:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Karl Marx Silva.pdf: 2976285 bytes, checksum: 02b42e292682101cc350470d85dea0d7 (MD5) Previous issue date: 2007-08-21 / The Nanotechnology quickly advances to the development of new nanodevices. One of most important in the electronics is clocks that they synchronize the functioning of diverse devices in a determined circuit. In this work we study the development of nanooscillators based upon Carbon nanotubes and Boron-Nitride nanotubes. The atom that oscillates in the interior of each tube is the Neon atom under various temperature conditions and for different nanotubes lengths. The results indicate oscillation stability in a large range of temperatures, what it could mean its potential construction and application as a new device for nanoelectronics. / A Nanotecnologia avança rapidamente para o desenvolvimento de novos nanodispositivos. Uns dos mais importantes na eletrônica são os clocks que sincronizam o funcionamento de diversos dispositivos num determinado circuito. Neste trabalho estudamos o desenvolvimento de nanoosciladores a base de nanotubos de Carbono e nitreto de Boro. O átomo que oscila no interior de cada tubo é o átomo de Neônio sob diversas condições de temperatura e para diferentes comprimentos de nanotubos. Os resultados indicam estabilidade de oscilação numa ampla faixa de temperatura, o que pode significar o seu potencial construção e aplicação como um novo dispositivo para nanoeletrônica.

Orientadores: Abner de Siervo, Richard Landers / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-25T18:41:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DeLima_LuisHenrique_D.pdf: 24142455 bytes, checksum: b13ea70fe8434614a9b9ec40d25b3770 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Monocamadas sp2 de grafeno e nitreto de boro hexagonal (h-BN) têm atraído muita atenção devido ao descobrimento de importantes propriedades, por exemplo, alta resistência mecânica, boa condutividade térmica e excelente estabilidade química e térmica. Porém, enquanto o grafeno é um semicondutor de gap nulo com alta mobilidade dos portadores de carga; o h-BN é um isolante com um largo band gap. Além disso, quando estas monocamadas sp2 são obtidas na superfície de uma variedade de substratos, elas podem exibir superestruturas corrugadas com parâmetro de rede no plano da ordem de nanômetros. Estas superestruturas são importantes para o autoordenamento de moléculas, átomos ou aglomerados de átomos e também para a intercalação de partículas e átomos em posições específicas na interface entre a monocamada sp2 e o substrato. Nesta tese, realizou-se um estudo, básico e aplicado, de monocamadas sp2 de grafeno e h-BN obtidas sobre a superfície do SiC(0001) e do Rh(111), respectivamente. Do ponto de vista básico, foi aplicada a técnica de Difração de Fotoelétrons (XPD) para um estudo da estrutura atômica do grafeno obtido por aquecimento na superfície do SiC(0001) e para a camada de interface entre o grafeno e o SiC, denominada buffer layer (BL). Os resultados de XPD mostraram particularidades distintas na estrutura atômica dessas monocamadas, o que explicaria a diferen_ca na estrutura eletrônica entre a BL e o grafeno. Do ponto de vista aplicado, foi mostrada a viabilidade do nanotemplate de grafeno/BL/SiC(0001) para a obtenção de aglomerados de Co e subsequente estudo das suas propriedades magnéticas por Dicroísmo Circular Magnético de Raios X (XMCD). Os aglomerados de Co foram obtidos sobre a camada de grafeno e os resultados evidenciam uma possível interação cluster-cluster de longo alcance, com influência nas propriedades magnéticas das partículas. Foi investigada também a intercalação dos átomos de Co entre o grafeno e a BL, formando uma rede quase periódica de clusters 2D. O grafeno forma uma barreira de proteção contra oxidação, preservando o caráter metálico das partículas. A monocamada de h-BN sobre a superfície do Rh(111) foi utilizada para a implantação de átomos de Rb. Para a implantação, foi construída uma evaporadora de íons de Rb que permite acelera-los numa faixa de energia possível para penetrar a monocamada de h-BN. Imagens de STM mostraram que os átomos de Rb termalizam entre a monocamada de h-BN e a superfície do Rh(111) em posições especificas da superestrutura, formando o que se denominou de nanotent. A formação dos nanotents e dos defeitos de vacância gerados pelo choque dos íons é uma forma de funcionalização do h-BN, sendo estas estruturas possíveis pontos de ancoragem de moléculas, átomos ou clusters de átomos / Abstract: Graphene and hexagonal boron nitride (h-BN) sp2 monolayers have attracted much attention due the discoveries of their important properties, such as high mechanical strength, good thermal conductivity and excellent chemical and thermal stability. However, while graphene is a zero band gap semiconductor with high carrier mobility; h-BN is a wide band gap insulator. Furthermore, when these sp2 monolayers are obtained on the surface of a variety of substrates, they can exhibit corrugated superstructures with a few nanometers in-plane lattice constants. Such superstructures are important for the self-assembly of molecules, atoms or clusters of atoms and also for the intercalation of these structures at specific positions between the sp2 monolayer and the substrate. In this thesis, we performed a study, fundamental and applied, of sp2 monolayers of graphene and h-BN obtained on the surface of SiC(0001) and Rh(111), respectively. From a fundamental point of view, the Photoelectron Di_raction (XPD) technique was applied for the study of the atomic structure of graphene obtained by heating the surface of the SiC(0001) and for the interface layer between the SiC and graphene, named buffer layer (BL). The XPD results showed distinct peculiarities in the atomic structure of these monolayers, which would explain the difference in electronic structure between BL and graphene. From the applied point of view, it has shown the feasibility of graphene/BL/SiC(0001) nanotemplate to obtain Co clusters and subsequent study of their magnetic properties by X-ray Magnetic Circular Dichroism (XMCD). The Co clusters were obtained on the graphene layer and the results suggest a possible clustercluster long-range interaction, that has influence on the magnetic properties of the particles. It was also investigated the intercalation of Co atoms between graphene, forming a quasi-periodic lattice of 2D-clusters. Moreover, graphene acts as a barrier to oxidation, preserving the metallic character of the clusters. The h-BN monolayer on the surface of Rh(111) was used for the implantation of Rb atoms. For the implantation, it was constructed an evaporator that allows the acceleration of Rb ions to an energy that enables the penetration through the h-BN monolayer. STM images show that the Rb atoms thermalize between the h-BN monolayer and the surface of the Rh(111) at specific positions of the superstructure, forming what is called a \\nanotent\". The formation of the nanotents and the vacancy defects generated by the collision of the ions is a form to functionalize the h-BN, with these structures being possible points for the anchoring of molecules, atoms or clusters of atoms / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientador: Luiz Otávio Saraiva Ferreira. / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-21T04:03:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_MarioEduardodeBarrosGomeseNunesda_M.pdf: 3848213 bytes, checksum: ebb7fc7d814e03c6ae81ee577ddb158f (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A caracterização das propriedades mecânicas de filmes finos faz-se necessária para o projeto e fabricação de Microsistemas Eletromecânicos (MEMS - Micro-Electro-Mechanical Systems), que demanda dados precisos dos materiais. Esta pesquisa descreve um novo método de caracterização das propriedades mecânicas de filmes finos, barato e aplicávela uma ampla gama de materiais. Além do mais, este método também pode ser utilizado para avaliar a resistência das microestruturas durante cada etapa do processo de fabricação, e mesmo do sistema completo. Para realizar os experimentos de caracterização é utilizado um perfilômetro de superfície. Perfilômetros de superfície são dispositivos utilizados para medir a espessura e rugosidade de filmes, sendo essenciais em laboratórios de microfabricação. Tal fato permite que seja possivel repetir os experimentos deste trabalho em qualquer laboratório que possua um perfilômetro de superfície, sem a necessidade de investimento em novos equipamentos. O método de caracterização baseia-se na flexão de microestruturas suspensas. Os corpos de prova são fabricados no material em teste, e um perfilômetro de superfície é usado para defleti-los, e a partir dos dados desse experimento, pode-se calcular o módulo de Young. Caso os corpos de prova venham a se fraturar é possivel calcular a tensão de ruptura. Em uma primeira etapa do trabalho, foram caracterizados filmes de óxido de silício, fabricados por óxidação térmica de um substrado de silício monocristalino. Na segunda etapa, o método de caracterização foi expandido para filmes sobrepostos de materiais diversos e, foram caraterizados filmes de nitreto de silício, fazendo uso de microestruturas compostas de nitreto de silicio, depositado pelo método de vapor químico de baixa pressão (LPCVD), sobre o óxido de silício fabricado por óxidação térmica. O presente trabalho também sugere uma forma de utilizar o mesmo método de caracterização para determinar o coeficiente de Poisson, fazendo uso de várias amostras com expessuras diversas. Os corpos de prova foram fabricados no Centro de Componentes Semicondutores (CCS) da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), e os experimentos de deflexão realizados no Laboratório de Microfabricação (LMF) do Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano) / Abstract: The mechanical properties characterization of thin films is necessary for MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) design and manufacture, which requires accurate materials data. This research describes a new method for mechanical properties characterization of thin films, inexpensive and applicable to a wide range of materials. Also, this method can be used to evaluate the resistance of the microstructures during each step of the manufacturing process, and even the complete system. To perform the experiments of characterization is used a surface profilometer. Surface profilometers are devices generally used to measure the films thickness and roughness, and they are essential in microfabrication laboratories. This fact allows the possibility of repetitive the experiments of this work in any laboratory that has a surface profilometer, without the necessity to invest in new equipment. The characterization method is based on bending of suspended microstructures. The specimens are fabricated in the material under test, and a surface profilometer is used to deflect then, and from this experiment data, it's possible to calculate the Young's modulus. If the specimens fracture, it is possible to calculate the tensile strength. In a first step, were characterized films of silicon oxide, manufactured by thermal oxidation of a monocrystalline silicon substrate. In the second step, the characterization method has been expanded to superimposed films of various materials and films of silicon nitride were characterized, by making use of microstructures consisting of silicon nitride, deposited by the method of low-pressure chemical vapor (LPCVD), over the silicon oxide produced by thermal oxidation. The present work also suggests a way to use the same characterization method for determining the Poisson's ratio, using various samples with different thickness. The specimens were fabricated in the Center for Semiconductor Components (CCS) of University of Campinas (UNICAMP), and the deflection experiments performed in the Microfabrication Laboratory (LMF) of Brazilian Nanotechnology National Laboratory (LNNano) / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Indium nitride has many applications as a semiconductor. High quality films of indium nitride can be grown using Chemical Vapour Deposition (CVD) and Atomic Layer Deposition (ALD), but the availability of precursors and knowledge of the underlaying chemical reactions is limited. In this study the gas phase decomposition of a new indium precursor, N,N-dimethyl-N',N''-diisopropylguanidinate, has been investigated by quantum chemical methods for use in both CVD and ALD of indium nitride. The computations showed significant decomposition at around 250°C, 3 mbar indicating that the precursor is unstable at ALD conditions. A computational study of the surface chemical mechanism of the adsorption of trimethylindium and ammonia on indium nitride was also performed as a method development for other precursor surface mechanism studies. The results show, in accordance with experimental data, that the low reactivity of ammonia is a limiting factor in thermal ALD growth of indium nitride with trimethylindium and ammonia.

Les ondes acoustiques, démontrées théoriquement en 1885 par le scientifique anglais Lord Rayleigh, constituent de nos jours un sujet de recherches très intéressant. Elles sont devenues indispensables à la fabrication des systèmes de télécommunication miniatures et performants, tels que par exemple les filtres, les oscillateurs ou encore les capteurs. Les dispositifs fonctionnant grâce aux ondes acoustiques sont connus sous le nom de « dispositifs piézoélectriques » puisqu’ils transforment les signaux RF en ondes acoustiques, et vice versa, grâce au phénomène piézoélectrique direct. Le développement de ces dispositifs piézoélectriques a été indispensable pour répondre aux exigences particulières et extrêmes des systèmes de télécommunication actuels (sélectivité, miniaturisation, faible coût, facilité de fabrication et d’intégration). Cette thèse s’inscrit dans une démarche générale de développement des dispositifs piézoélectriques, notamment des micro-résonateurs piézoélectriques qui en constituent la dernière génération. Deux axes principaux ont été développés au cours de ces travaux de recherches : l’étude théorique des micro-résonateurs piézoélectriques à travers une modélisation électrique d’une part, et, d’autre part, la description des procédés de fabrication réalisés en salle blanche du laboratoire d’XLIM. / The acoustic waves, theoretically demonstrated in 1885 by the English scientist Lord Rayleigh, are nowadays an interesting research subject. It became essential to the fabrication of miniature and efficient systems of telecommunication, such as filters, oscillators or sensors. Devices using the acoustic waves are known as piezoelectric devices, because they transform RF signal into acoustic waves, and vice versa, thanks to the direct piezoelectric phenomenon. The development of these piezoelectric devices was essential to meet the particular and extreme requirements of the current systems of telecommunication (selectivity, miniaturization, low cost, ease of manufacturing and integration). This thesis is part of a global approach to develop the piezoelectric devices, notably the piezoelectric micro-resonators which constitute the latest generation. Two main axes have been developed during the research work: the theoretical study of piezoelectric micro-resonators through an electric modelling, on one hand, and, on the other hand, the description of the manufacturing processes accomplished in clean room of XLIM’s laboratory.

Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished