Neste trabalho, foram produzidos filmes finos de carbono pela técnica de magnetron sputtering usando substratos monocristalinos de alumina com plano-c orientado em (0001) e substratos de Si (111) e Si (100), empregando Co, Ni e Cu como filmes intermediários (buffer-layers). As deposições foram conduzidas em três etapas, sendo primeiramente realizadas com buffer-layers de cobalto em substratos de alumina, onde somente após a produção de grande número de amostras, foram então realizadas as deposições usando buffer-layer de cobre em substratos de Si. Em seguida foram realizadas as deposições com buffer-layers de níquel em substratos de alumina. A cristalinidade dos filmes de carbono foi avaliada por meio da técnica de espectroscopia Raman e complementarmente por difração de raios X (DRX). A caracterização morfológica dos filmes foi feita por meio da microscopia eletrônica de varredura (MEV E FEG-SEM) e microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HRTEM). Picos de DRX referentes aos filmes de carbono foram observados apenas nos resultados das amostras com buffer-layers de cobalto e de níquel. A espectroscopia Raman mostrou que os filmes de carbono com maior grau de cristalinidade foram os produzidos com substratos de Si (111) e buffers de Cu, e com substratos de alumina com buffer-layers de Ni e Co, tendo este último uma amostra com o maior grau de cristalinidade de todas as produzidas no trabalho. Foi observado que o cobalto possui menor recobrimento sobre os substratos de alumina quando comparado ao níquel. Foram realizados testes de absorção de íons de Ce pelos filmes de carbono em duas amostras e foi observado que a absorção não ocorreu devido, provavelmente, ao baixo grau de cristalinidade dos filmes de carbono em ambas amostras. / In this work, carbon thin films were produced by the magnetron sputtering technique using single crystal substrates of alumina c-plane (0001) and Si (111) and Si (100) substrates, employing Co, Ni and Cu as intermediate films (buffer-layers). The depositions were conducted in three stages, first with cobalt buffer-layers where only after the production of a large number of samples, the depositions using cooper buffer-layers were carried out on Si substrates. Then, depositions were performed with nickel buffer-layers using single-crystal alumina substrates. The crystallinity of the carbon films was evaluated by using the technique of Raman spectroscopy and, complementarily, by X-ray diffraction (XRD). The morphological characterization of the films was performed by scanning electron microscopy (SEM and FEG-SEM) and high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM). The XRD peaks related to the carbon films were observed only in the results of the samples with cobalt and nickel buffer-layers. The Raman spectroscopy showed that the carbon films with the best degree of crystallinity were the ones produced with Si (111) substrates, for the Cu buffers, and sapphire substrates for the Ni and Co buffers, where the latter resulted in a sample with the best crystallinity of all the ones produced in this work. It was observed that the cobalt has low recovering over the alumina substrates when compared to the nickel. Sorption tests of Ce ions by the carbon films were conducted in two samples and it was observed that the sorption did not occur probably because of the low crystallinity of the carbon films in both samples.

Neste trabalho, apresento um estudo sobre a fabricação e caracterização físico-química de filmes finos de nitreto de alumínio (AlN) obtidos pela técnica de pulverização catódica reativa por rádio frequência (r.f sputtering) utilizando um alvo de alumínio puro. Visto que o AlN é um material que apresenta piezoeletricidade e compatibilidade com a tecnologia MOS, o objetivo principal desse trabalho é definir os parâmetros de processo de deposição que resultem em um material com propriedades adequadas para sua utilização como elemento atuador e/ou sensor em sistemas micro eletromecânicos (MEMS). O estudo da influência dos parâmetros de processo foi realizado em três etapas. Na primeira realizei um estudo preliminar sobre a influência da pressão de processo e potência de r.f. Na segunda etapa realizei um estudo sobre a influência da relação entre o gás reativo (N2) e o pulverizante (Ar) nas características físicoquímicas do material. Na 3º etapa estudei o efeito da temperatura de deposição nas características do filme que apresentou as propriedades mais propícias para aplicações em MEMS. Propriedades como índice de refração, composição química e stress residual não apresentaram grandes variações com a mudança da composição gasosa da atmosfera de deposição, no entanto, os resultados de difração de raios-X mostraram que os filmes obtidos com 30% de N2 possuem maior cristalização na direção que apresenta maior piezoeletricidade, sendo assim, mais favorável para ser utilizado como sensor/atuador na fabricação de MEMS. No estudo sobre o efeito da temperatura de deposição verificamos que o filme crescido a 250°C apresentou as melhores propriedades para as aplicações em MEMS desejadas. Para finalizar o trabalho a constante piezoelétrica de carga foi obtida utilizando capacitores de placas paralelas de molibdênio e o AlN como dielétrico, obtendo um coeficiente piezoelétrico de carga d33 de 0,5 pm/V. / I present a study on the production and physicochemical characterization of aluminum nitride thin films (AlN) obtained by r.f. reactive magnetron sputtering, using a target of pure aluminum. Since AlN is a material that presents piezoelectricity and compatibility with MOS technology, the main objective of this work is to define the process parameters that will result in a material with properties suitable for its use as an actuator / sensor in micro electromechanical systems (MEMS). The process parameters influence study was performed in three steps. First I conducted a preliminary study on pressure process and rf power influence. In the second step was studied the influence of the reactive (N2) and sputtering (Ar) gas ratio on the material physical and chemical properties. Last but not least, I studied the temperature deposition effects in the AlN thin film obtained in the gas ratio which presented the most favorable properties for MEMS applications. Properties such as refractive index, chemical composition and residual stress did not show considerable variations with changing in the atmosphere deposition, however X-ray diffraction results showed films obtained with 30% N2 have higher crystallization in (002) direction, which is the one with greater piezoelectricity response and thus, more favorable to be used as sensor / actuator in MEMS fabrication. The study on deposition temperature effects has shown maximum (002) crystallization direction is achieved in films grown at 250° C. Piezoelectric coefficient was defined using parallel plate capacitors method using AlN as dielectric resulted in a d33 piezoelectric coefficient of 0,5 pm/V.

The use of semiconductor materials applied in gas sensing devices is currently one of the most researched topics in air quality control and environmental protection. The research is focused on the production of new sensing materials with improved detection limits, selectivity, working temperatures and response times of the known semiconductor materials. Although theoretical models show the great importance of morphology on gas detection, a direct relation between structure size/morphology and the gas sensing properties has not been experimentally established. In this work, Radio Frequency-sputtering method is used to deposit and produce zinc oxide thin films from ceramic and metallic targets, in which the latter are submitted to thermal oxidation to obtaining ZnO porous films. The samples are deposited on platinum interdigitated electrodes and the electrical behavior is analyzed when exposed to ozone. The effects of feature size and film porosity are studied regarding the enhancement of sensor performance. The results show sensors with small features and low porosity present low ozone sensitivity and fast response; while greater features in highly porous films exhibit low sensitivity and slower responses. The optimum sensing performance is found to be somewhere between when the apparent surface area available for adsorption is maximized and the best ozone response is registered. On the other hand, the electrical behavior of doped films when exposed to ozone demonstrates cobalt presence plays a fundamental role. By inserting cobalt, we could improve the sensor response by 62% under the same conditions. However, the increase of doping concentration modify the zinc oxide conductivity to p-type and drastically decrease the sensor response due to the possible formation of cobalt oxide segregates. Our results propose RF sputtering deposition as a versatile technique in the production of semiconductor gas sensors, once high porosity and, therefore, sensitivity can be controlled through the deposition of metals, and dopants, followed by thermal oxidation. / O uso de materiais semicondutores aplicados como dispositivos sensores é atualmente um dos tópicos mais pesquisados na área de controle da qualidade do ar e proteção ambiental. As pesquisas são focadas na produção de novos materiais sensores com limites de detecção, seletividade, temperaturas de trabalho e tempos de resposta, melhores que as apresentadas pelos materiais já conhecidos. Embora os modelos teóricos mostrem a grande importância da morfologia na detecção de gases, uma relação direta entre a estrutura, tamanho/morfologia e as propriedades sensoras não tem sido experimentalmente estabelecida na literatura. Neste trabalho, sputtering de rádio frequência é utilizado para depositar e produzir filmes finos de oxido de zinco a partir de alvos cerâmicos e metálicos, em que o último é submetido à oxidação térmica para obter filmes porosos de ZnO. As amostras são depositadas em interdigitados de platina e foi estudado o seu comportamento elétrico quando é exposto a ozônio. Os efeitos de tamanhos de estrutura e porosidade dos filmes são estudados em relação à melhoria da resposta sensora. Os resultados obtidos mostram que os sensores com tamanhos de estrutura menores e baixa porosidade apresentam baixa sensibilidade e rápidas respostas; no entanto, as estruturas maiores em filmes altamente porosos exibem baixas sensibilidades e maiores tempos de resposta. O melhor desempenho sensor encontra-se em um ponto médio em que a aparente área superficial para adsorção é maximizada e é registrada a melhor reposta ao ozônio. Por outro lado, o comportamento elétrico dos filmes dopados demonstrou que a presença de cobalto desempenha um papel fundamental. Com a inserção de cobalto, a resposta sensora foi melhorada em 62% sob as mesmas condições de medida. Porém, o aumento das concentrações de cobalto modificou a condutividade do oxido de zinco para comportamentos tipo-p e diminuiu drasticamente a resposta do sensor, devido a possível segregação de óxido de cobalto. Os nossos resultados propõem o método de deposição RF-Sputtering como uma técnica versátil na produção de sensores semicondutores para gases, uma vez que a porosidade e assim a sensibilidade pode ser controlada por meio da deposição de metais e dopantes seguido por oxidação térmica.

Neste trabalho, apresento um estudo sobre a fabricação e caracterização físico-química de filmes finos de nitreto de alumínio (AlN) obtidos pela técnica de pulverização catódica reativa por rádio frequência (r.f sputtering) utilizando um alvo de alumínio puro. Visto que o AlN é um material que apresenta piezoeletricidade e compatibilidade com a tecnologia MOS, o objetivo principal desse trabalho é definir os parâmetros de processo de deposição que resultem em um material com propriedades adequadas para sua utilização como elemento atuador e/ou sensor em sistemas micro eletromecânicos (MEMS). O estudo da influência dos parâmetros de processo foi realizado em três etapas. Na primeira realizei um estudo preliminar sobre a influência da pressão de processo e potência de r.f. Na segunda etapa realizei um estudo sobre a influência da relação entre o gás reativo (N2) e o pulverizante (Ar) nas características físicoquímicas do material. Na 3º etapa estudei o efeito da temperatura de deposição nas características do filme que apresentou as propriedades mais propícias para aplicações em MEMS. Propriedades como índice de refração, composição química e stress residual não apresentaram grandes variações com a mudança da composição gasosa da atmosfera de deposição, no entanto, os resultados de difração de raios-X mostraram que os filmes obtidos com 30% de N2 possuem maior cristalização na direção que apresenta maior piezoeletricidade, sendo assim, mais favorável para ser utilizado como sensor/atuador na fabricação de MEMS. No estudo sobre o efeito da temperatura de deposição verificamos que o filme crescido a 250°C apresentou as melhores propriedades para as aplicações em MEMS desejadas. Para finalizar o trabalho a constante piezoelétrica de carga foi obtida utilizando capacitores de placas paralelas de molibdênio e o AlN como dielétrico, obtendo um coeficiente piezoelétrico de carga d33 de 0,5 pm/V. / I present a study on the production and physicochemical characterization of aluminum nitride thin films (AlN) obtained by r.f. reactive magnetron sputtering, using a target of pure aluminum. Since AlN is a material that presents piezoelectricity and compatibility with MOS technology, the main objective of this work is to define the process parameters that will result in a material with properties suitable for its use as an actuator / sensor in micro electromechanical systems (MEMS). The process parameters influence study was performed in three steps. First I conducted a preliminary study on pressure process and rf power influence. In the second step was studied the influence of the reactive (N2) and sputtering (Ar) gas ratio on the material physical and chemical properties. Last but not least, I studied the temperature deposition effects in the AlN thin film obtained in the gas ratio which presented the most favorable properties for MEMS applications. Properties such as refractive index, chemical composition and residual stress did not show considerable variations with changing in the atmosphere deposition, however X-ray diffraction results showed films obtained with 30% N2 have higher crystallization in (002) direction, which is the one with greater piezoelectricity response and thus, more favorable to be used as sensor / actuator in MEMS fabrication. The study on deposition temperature effects has shown maximum (002) crystallization direction is achieved in films grown at 250° C. Piezoelectric coefficient was defined using parallel plate capacitors method using AlN as dielectric resulted in a d33 piezoelectric coefficient of 0,5 pm/V.

Dispositivos spintrônicos baseados no transporte de corrente polarizada em spin, torque de spins e em outros fenômenos representam grandes promessas no cenário da tecnologia de miniaturização dos dispositivos eletrônicos da atualidade. Materiais magnéticos de grande relevância tecnológica para diferentes áreas envolvem, apesar de exceções, filmes e estruturas multicamadas com alta complexidade. Avanços nesta área exigem o da estrutura das mesmas, em escala atômica, possibilitando o ajuste de suas propriedades físicas. O propósito deste trabalho é a preparação de estruturas multicamadas por sputtering, bem como o estudo de fenômenos magnéticos envolvidos nestas estruturas. O objetivo é produzir uma válvula de spin. Esta é uma estrutura multicamada composta por dois filmes ferromagnéticos separados por um espaçador não magnético. A magnetização de uma das camadas ferromagnéticas é livre para girar sob efeito de pequenos campos externos, enquanto a magnetização da outra camada ferromagnética permanece fixada por meio de acoplamento de troca com uma camada antiferromagnética. A estrutura é ajustada para permitir que pequenos campos magnéticos aplicados possam chavear a magnetização das camadas ferromagnéticas, de um estado antiparalelo à um estado paralelo, resultando na variação da resistividade elétrica da estrutura (efeito GMR). Otimização das condições de deposição foi necessária para obter estruturas com acoplamento por polarização de troca, e acoplamento antiferromagnético através do espaçador não magnético. A correlação entre as condições de deposição e as propriedades magnéticas dos filmes foi estudada. O trabalho apresentado nesta dissertação tem contribuído para a caracterização de filmes finos magnéticos, quais podem ser utilizados na produção de sensores magnéticos, e do novo sistema de sputtering montado no Laboratório de Física Aplicada do CDTN. / Spintronic devices based in the transport of spin polarized current, spins torque and other related phenomena represent big promises in the scenery of the technological miniaturization of current electronic devices. Magnetic materials of great technological relevance for different areas deal with, despite some exceptions, films and multilayered structures with high complexity. Advances on these fields require the control of those structures in atomic scale, in order to be able to tailor their physical properties. The purpose of this work is the preparation of multilayered structures by sputtering, as well the study of magnetic phenomena involved in this structures. The aim is to produce a spin valve. This is a multilayer structure composed of two ferromagnetic layers, separated by a non magnetic spacer. The magnetisation of one of the ferromagnetic layers is free to rotate under the effect of small external fields, whilst the magnetisation of the other ferromagnetic layer remains fixed by means exchange coupling to a antiferromagnetic layer. The structure is tailored to allow the small applied magnetic fields to switch the magnetisation of the ferromagnetic layers from antiparallel state to a parallel state resulting in the variation of the electrical resistivity of the structure (GMR effect). Optimization of deposition conditions was required to obtain structures with exchange bias coupling, and antiferromagnetic coupling through a non magnetic spacer. The correlation between the deposition conditions and the magnetic properties of the films was studied. The work presented in this dissertation has contributed to the characterisation of both magnetic thin films, which can be used on the production of magnetic sensors, and the new sputtering system assembled in the Applied Physics Laboratory of CDTN.

O desenvolvimento de filmes finos e nanotecnologia tem proporcionado imensos avanços nas áreas científicas e tecnológicas. A nanotecnologia, em sua essência, não pode ser considerada como uma simples redução das dimensões das propriedades dos materiais. Na verdade surgem novas propriedades que não podem ser caracterizadas por técnicas convencionais. Assim surgiram novos sistemas que são empregados na identificação destas novas propriedades e características. Muitas vezes os avanços tecnológicos que podem ser observados no dia a dia são frutos de pesquisas que foram recentemente realizadas. A demanda por óxidos condutores transparentes (TCO) para aplicações em optoeletrônicos, tais como painéis de toque, monitores de tela plana, diodos orgânicos emissores de luz (OLEDs) e outros dispositivos móveis, tem aumentado continuamente e se enquadram neste desenvolvimento. O objetivo desse trabalho é analisar filmes finos de óxido de zinco produzidos por magnetron sputtering. Procuramos quais filmes de óxido de zinco possuem as melhores características de um TCO. Após esta análise temos condições de determinar quais foram os melhores parâmetros de deposição para a construção do filme de óxido de zinco. Os filmes finos foram analisados por: Rutherford backscatering spectroscopy (RBS), CxV, IxV, Efeito Hall, Interferômetria e Espectofotômetria UV-Vis-NIR. / can not be considered as a simple reduction of dimensions and scaling of material properties. In fact, CxV, flat panel monitors, Hall Effect, Interferometry and UV-Vis-NIR Spectrophotometry., has continuously increased and fits into this development. The objective of this work is to analyze thin films of zinc oxide, in its essence, induced by magnetron sputtering. We look for which zinc oxide film have the best characteristics for a TCO. From these results it is possible to concl, IxV, new properties that arise can not be characterized by conventional techniques. Thus new systems have emerged which are employed in the identification , organic light emitting diodes (OLEDs) and other mobile devices, such as touch panels, The development of thin films and nanotechnology has provided immense advances in scientific and technological areas. Nanotechnology

O desenvolvimento de filmes finos e nanotecnologia tem proporcionado imensos avanços nas áreas científicas e tecnológicas. A nanotecnologia, em sua essência, não pode ser considerada como uma simples redução das dimensões das propriedades dos materiais. Na verdade surgem novas propriedades que não podem ser caracterizadas por técnicas convencionais. Assim surgiram novos sistemas que são empregados na identificação destas novas propriedades e características. Muitas vezes os avanços tecnológicos que podem ser observados no dia a dia são frutos de pesquisas que foram recentemente realizadas. A demanda por óxidos condutores transparentes (TCO) para aplicações em optoeletrônicos, tais como painéis de toque, monitores de tela plana, diodos orgânicos emissores de luz (OLEDs) e outros dispositivos móveis, tem aumentado continuamente e se enquadram neste desenvolvimento. O objetivo desse trabalho é analisar filmes finos de óxido de zinco produzidos por magnetron sputtering. Procuramos quais filmes de óxido de zinco possuem as melhores características de um TCO. Após esta análise temos condições de determinar quais foram os melhores parâmetros de deposição para a construção do filme de óxido de zinco. Os filmes finos foram analisados por: Rutherford backscatering spectroscopy (RBS), CxV, IxV, Efeito Hall, Interferômetria e Espectofotômetria UV-Vis-NIR. / can not be considered as a simple reduction of dimensions and scaling of material properties. In fact, CxV, flat panel monitors, Hall Effect, Interferometry and UV-Vis-NIR Spectrophotometry., has continuously increased and fits into this development. The objective of this work is to analyze thin films of zinc oxide, in its essence, induced by magnetron sputtering. We look for which zinc oxide film have the best characteristics for a TCO. From these results it is possible to concl, IxV, new properties that arise can not be characterized by conventional techniques. Thus new systems have emerged which are employed in the identification , organic light emitting diodes (OLEDs) and other mobile devices, such as touch panels, The development of thin films and nanotechnology has provided immense advances in scientific and technological areas. Nanotechnology

Nos últimos anos novas propriedades magnéticas, eletrônicas e ópticas, têm sido observadas em sistemas de nanopartículas (NPs) feitas de diferentes tipos de materiais. Em nanoestruturas do tipo núcleo@casca, a composição de um núcleo magnético com uma casca plasmônica apresenta características que lhe conferem promissor potencial para aplicações em áreas como eletrônica, biomédica, farmacêutica, óptica e catálise. Este trabalho apresenta uma nova abordagem para a produção de nanopartículas metálicas do tipo núcleo@casca pela combinação de técnicas físicas, o método de agregação gasosa e fontes de magnetron sputtering planar/radial. As NPs produzidas foram analisadas magneticamente por VSM e SQUID, sua morfologia por HRTEM, a sua composição por RBS e EDS, a sua estrutura cristalina por XRD e as propriedades ópticas por espectrofotometria de UV-Visível. Os resultados experimentais serão apresentados para o sistema Co@Cu, mas a técnica pode ser utilizada para produzir NPs compostas de outros elementos químicos. Em paralelo a produção de nanopartículas, o gerador de NPs foi totalmente reestruturado. Foram testadas diferentes aberturas de saída das nanopartículas, viabilizando uma deposição do material de forma homogênea em áreas maiores. As novas aberturas possuem formato cônico, plano e de grades (600 furos com diâmetros entre 50 µm e 224 µm). Através destas grades foi possível obter uma distribuição espacial homogênea de nanopartículas. A entrada de gás no gerador também foi modificada, a fim de otimizar a deposição dos aglomerados e obter uma reprodutibilidade na operação do equipamento. Foram testados diversos modos de entrada do gás: na lateral do copo, no centro em diferentes distâncias do alvo e por último na região em torno do alvo, sendo a última a melhor configuração obtida. / In recent years new magnetic, electronic and optical properties have been observed in nanoparticles (NPs) made of different conjugation of materials. In magnetic nanostructures of the core@shell type, the compound of a magnetic core and a plasmonic shell, provides many features with potential for applications in areas such as electronics, biomedical, pharmaceutical, optical and catalysis. This work presents a new approach to the production of metallic core@shell nanoparticles by the combination of physical techniques, the gas aggregation method and planar/radial magnetron sputtering sources. The produced NPs were magnetically analyzed by VSM e SQUID, the morphology by SEM and HRTEM, the stoichiometry by RBS and EDS, the crystal structure by XRD and UV-Visible spectrophotometry. The experimental results will be presented for the system Co@Cu but the technique can be used to produce NPs composed of other chemical elements. In parallel to the production of nanoparticles, the NPs generator has been completely redesigned. Different apertures were tested enabling deposition of homogeneous material in large areas. The nanoparticles are now spread on the substrate using the frontal apertures shaped as conical, plane and grids (600 holes ranging from 50 µm to 224 µm diameters). Through these grids we have obtained a homogeneous spatial distribution of NPs. The gas inlet in the NP generator was modified, in order to optimize the deposition of NPs and to obtain reproducibility in the operation of the equipment. Several gas injection modes were explored, as p.e. lateral; frontal to the center of the target at different distances; and finally through the gap of the sputtering gun, in parallel to the target surface. The last option was the best configuration.

Nióbio e suas ligas são utilizados atualmente em muitas aplicações industriais por oferecerem excelente resistência à degradação em diversos meios corrosivos. Estes meios incluem atmosferas gasosas em temperaturas elevadas, como as encontradas em plantas de gaseificação de carvão existentes em usinas termelétricas para geração de energia. As atmosferas encontradas nestes meios são misturas gasosas complexasque contêm, entre outros compostos, oxigênio e enxofre. Os sulfetos são compostos menos estáveis, possuem pontos de fusão mais baixos e apresentam, freqüentemente, maiores desvios de estequiometria em relação ao óxido correspondente. Apesar de existirem estudos relacionados à aplicação de metais refratários em atmosferas sulfetantes a temperaturas elevadas, o uso de compostos de nióbio ainda não foi devidamente avaliado como revestimento protetor, havendo poucos dados disponíveis na literatura. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito proporcionado por um filme de nióbio, obtido por pulverização catódica,sobre o comportamento de sulfetação isotérmica das ligas Fe-20Cr e Fe-20Cr-1Y.Os testes de sulfetação foram realizados a 500, 600 e 700°C pelo período de 2h em atmosfera H2/2%H2S. A avaliação da resistência à sulfetação foi feita por meio do ganho de massa por unidade de área exposta. Observou-se que o comportamento de sulfetação a 500ºC das ligas FeCr e FeCrY sem e com revestimento é similar. Nesta condição, nenhuma das ligas sofreu escamação. A 700ºC a liga FeCr sofreu leve escamação na forma de um pó fino, enquanto que o produto de reação formado sobre a liga FeCrY escamou na forma de placas. O efeito do nióbio se torna pronunciado a 700ºC. A camada de produto de reação formada sobre as ligas revestidas é mais fina e plástica que na liga sem revestimento. O ganho de massa por unidade de área diminuiu sensivelmente para as ligas recobertas, que não sofreram escamação. / Niobium and niobium based alloys are currently used in many industrial applications because they offer excellent resistance to degradation in various corrosive environments. These media include gaseous atmospheres at high temperatures such as those found in existing coal gasifying plants in power plants for energy generation. These atmospheres are complex gas mixtures that contain sulfur and oxygen, among other compounds. Sulphides are thermodynamically less stable, have lower melting points and often have larger deviations from stoichiometry compared to the corresponding oxides. Although there are studies regarding the use of refractory metals in high temperature sulphidizing atmospheres, the use of niobium compounds has not been adequately evaluated and there is very little studies available in the literature about its use as a protective coating. The aim of this study was to evaluate the effect of a niobium film, deposited by magnetron sputtering on the isothermal sulphidation behavior of Fe-20Cr and Fe-20Cr-1Y alloys. The sulphidation tests were carried out at 500, 600 and 700° C for 2h in H2/2% H2S atmosphere. The sulphidation resistance was determined by mass gain per unit area. The sulphidation behavior of the coated and uncoated alloys was similar at 500ºC, and none of the alloys spalled. At 700ºC FeCr alloy scalled in the form of a fine powder, while the reaction product formed on the alloy FeCrY scalled in the form of plates. The effect of niobium became pronounced at 700°C. The reaction product layer formed on the coated alloy was thinner andmore plastic than that formed on the uncoated alloy. The mass gain per unit area of the coated alloys decreased significantly and they did not scaled.

<p>Electro-acoustic devices such as surface acoustic wave (SAW) and bulk acoustic wave (BAW) devices have been in commercial use for over 60 years and can be found in applications ranging from specialised scientific and military equipment to consumer products, such as mobile telephones, TV and radio receivers, etc. Today by far the largest market for electro-acoustic devices is the telecommunication industry which annually consumes approximately three billion acoustic wave filters for frequency control alone.</p><p>The development of new materials and technologies for electro-acoustic devices has gained a substantial and growing interest from both academic and industrial research communities in recent years due to the enormous growth in the telecommunication industry and other forms of wireless data communication. One of the bigger issues has been to replace the single crystalline substrates with thin film piezoelectric materials deposited by reactive sputtering. This would not only reduce the manufacturing costs but will also enable high frequency of operation and a wider choice of substrate materials. However, in order to obtain the material properties required for the intended application a detailed theoretical description of the reactive sputtering process is necessary since the texture and other functional properties of the piezoelectric material are extremely sensitive to the process parameters in addition to the structure of the underlying material.</p><p>This thesis studies the reactive sputtering process and its application for the fabrication of thin film electro-acoustic devices. The aim has been to gain a further insight into the process and make use of this knowledge to improve the fabrication of electro-acoustic devices. In this work modelling of the reactive sputtering process has been improved by studying certain fundamental aspects of the process and in particular the dynamics of the processes taking place during sputtering both at the target and the substrate surfaces. Consequently, highly textured thin piezoelectric aluminium nitride films have been synthesized and thin film bulk acoustic resonators (FBAR) operating in the GHz range have been fabricated and studied.</p>