Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work the behavior of the magnetoimpedance (MI) in ferromagnetic multilayered (Ni81Fe19/Cu) produced by magnetron sputtering was studied. In all measurements, the probe current was applied perpendicularly to the film surface. The MI measurements were performed in the frequency range 100kHz - 1.8GHz with an HP-4396B impedance analyzer and a specially designed sample holder. Magnetoimpedance ratios of 150% were obtained in some of the studied samples. / Neste trabalho foi estudado o comportamento da magnetoimpedância (MI) em amostras ferromagnéticas (Ni81Fe19) estruturadas em camadas intercaladas com metal normal (Cu) produzidas por magnetron sputtering com a corrente de sonda sendo aplicada perpendicularmente ao plano do filme. A faixa de freqüência usada neste trabalho foi de 100kHz a 1.8GHz num analisador de impedância modelo HP-4396B. Deste modo conseguiuse variações percentuais na MI da ordem de 150%.

Submitted by FELIPE AUGUSTO DARRIBA BATTAGLIN null (darriba@bol.com.br) on 2016-08-17T23:44:40Z No. of bitstreams: 1 DIS_MEST2016_BATTAGLIN FELIPE.pdf: 6951544 bytes, checksum: 2d13cd64aaec5226e6031c18795aaca7 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-08-19T18:47:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 battaglin_fad_me_soro.pdf: 6951544 bytes, checksum: 2d13cd64aaec5226e6031c18795aaca7 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-19T18:47:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 battaglin_fad_me_soro.pdf: 6951544 bytes, checksum: 2d13cd64aaec5226e6031c18795aaca7 (MD5) Previous issue date: 2016-07-06 / Filmes de alumina foram depositados a partir de uma nova metodologia de deposição a plasma, utilizando o pó de acetilacetonato de alumínio (AAA) como precursor. Em trabalho prévio do grupo, foi demonstrada a viabilidade do sputtering do AAA em plasmas de argônio para deposição de filmes finos. Os bons resultados obtidos estimularam o desenvolvimento do presente trabalho, visando o aperfeiçoamento da metodologia de deposição. Para isso, primeiramente foram investigados os efeitos da alteração da composição química da atmosfera do plasma, por meio da incorporação de diferentes proporções de oxigênio (O2%) ao argônio, tornando o processo um sputtering reativo. As deposições foram realizadas espalhando-se o pó do AAA no eletrodo inferior de um sistema de plasma acoplado capacitivamente. Argônio, oxigênio ou a mistura de ambos foram admitidos até a pressão de 11,0 Pa. O plasma foi gerado pela aplicação de sinal de radiofrequência (13,56 MHz, 150 W) ao eletrodo contendo o pó, mantendo-se o eletrodo superior, também utilizado como porta-amostras, aterrado. O tempo de deposição foi de 90 minutos. Investigou-se o efeito da O2%, variada de 0 a 100%, nas propriedades dos filmes. Na etapa subsequente, filmes foram depositados por sputtering reativo utilizando-se a condição considerada ótima na última etapa do trabalho (O2% = 25%) e mantendo-se as condições de pressão, potência e tempo de tratamento constantes. Todavia, ao invés de aterrar o porta-amostras, pulsos retangulares negativos (600 V, 2 kHz, 1-100% de ciclo de trabalho) foram aplicados, promovendo bombardeamento iônico durante a deposição por sputtering reativo. O efeito do ciclo de trabalho dos pulsos nas propriedades dos filmes foi avaliado. Na última etapa do trabalho, filmes foram depositados pelo sputtering reativo a partir de atmosferas contendo 25% de O2 e 75% de Ar e em condições mais energéticas que as utilizadas nos ciclos anteriores. Para tal um primeiro conjunto de amostras foi preparado mediante aquecimento resistivo do porta-amostras (410ºC) em plasma de menor pressão (4,0 Pa) que a anteriormente utilizada. O tempo de deposição foi de 28 minutos. Um segundo conjunto de amostras foi preparado associando-se bombardeamento iônico de mais alta energia, pela aplicação de pulsos de 1200 V (20% ciclo de trabalho) ao porta-amostras e também reduzindo a pressão da atmosfera de deposição para 4,0 Pa. Nesta condição, o tempo de deposição foi de 60 minutos. Comparou-se os resultados obtidos nestes experimentos aos equivalentes obtidos anteriormente. A espessura da camada foi obtida por meio de um perfilômetro e a taxa de deposição pela razão entre espessura e tempo de deposição. A composição elementar e a estrutura molecular dos filmes foram investigadas através das técnicas de espectroscopia de retroespalhamento Rutherford e de absorção no infravermelho, respectivamente. Difração de raios X foi utilizada para investigar a microestrutura dos filmes. Inspeções na morfologia e composição química das superfícies foram conduzidas associando microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de energia dispersiva. A rugosidade foi derivada de perfis topográficos adquiridos por perfilometria e microscopia de força atômica, enquanto a molhabilidade da superfície foi determinada através da técnica de gota séssil. De forma geral, os filmes depositados apresentaram contribuições de grupos orgânicos e de inorgânicos relacionados à alumina amorfa. O aumento da O2% afetou a cinética do plasma, proporcionando alterações na taxa de deposição (1 a 25 nm/min), rugosidade (1 a 13 nm) e redução na concentração de carbono proveniente do precursor, de 43% (O2% = 0%) para 6% (O2% = 100%). Com o aumento na O2% também foram encontradas variações na densidade dos filmes, dentro da faixa de 0,7 a 1,9 g/cm³, e tendência de queda no ângulo de contato de 53 para 17°. Por sua vez, quando o bombardeamento iônico é associado ao processo de deposição, altera-se a taxa de crescimento dos filmes (3 a 29 nm/min) e a morfologia da superfície, por meio do alívio de tensões internas e aumento da estabilidade física da estrutura resultante. A composição química não sofreu alterações, devido as condições do sputtering reativo permanecerem inalteradas nas deposições. Já a rugosidade e a molhabilidade da superfície apresentaram comportamentos condizentes com os resultados da morfologia e topografia. Quando condições mais energéticas de deposição foram empregadas, filmes óxidos com contaminações orgânicas foram obtidos para a deposição que empregou aquecimento resistivo do porta-amostras. Nesta condição, devido a redução na pressão total, mesmo com o aquecimento resistivo a taxa de deposição foi maior (~ 6 vezes) que aquela obtida sem aquecimento. Para a situação em que bombardeamento iônico de alta energia foi utilizado, estrutura e composição química similares ao do composto precursor foram obtidas. Os resultados são interpretados em termos dos processos predominantes em cada uma das metodologias empregadas. / Alumina films were deposited by a new plasma deposition method using aluminum acetylacetonate (AAA) powder as precursor. In a previous study by our group, the feasibility of AAA sputtering in argon plasmas for thin films deposition was demonstrated. The good results obtained stimulated the development of this work, aiming at the improvement of the deposition methodology. For this, the effects of modifications in the chemical composition of the plasma atmosphere were first investigated, through the use of different oxygen to argon proportions (O2%), making the process a reactive sputtering. The depositions were performed by spreading the AAA powder on the lower electrode of a capacitively coupled plasma system. Argon, oxygen or a mixture of both were admitted up to a pressure of 11.0 Pa. Application of radiofrequency power (13.56 MHz, 150 W) to the powder covered electrode generated the plasma, keeping the upper electrode, also used as a sample holder, grounded. Deposition times of 90 minutes were used. The effects of varying the oxygen proportion from 0 to 100%, on the film properties were studied. In the subsequent stage, films were deposited by reactive sputtering using the condition considered best in the last stage of the work (O2% = 25%) and keeping the pressures, power and treatment time constant. Instead of grounding the sample holder, however, negative rectangular pulses (600 V, 2 kHz, 1-100% duty cycle) were applied, promoting ion bombardment during the deposition by reactive sputtering. The influence of the pulse duty cycle on the properties of the films was evaluated. In the last study stage, films were deposited by reactive sputtering from atmospheres containing 25% O2 and 75% Ar and with more energetic conditions than those used in previous cycles. For such, a first samples set was prepared by resistive heating of the sample holder (410ºC) in a lower plasma pressure (4.0 Pa) than that previously used. The deposition time was 28 minutes. A second samples set was carried out associating ion bombardment of the highest energy, by the application of the 1200 V pulses (20% duty cycle) to the sample holder and also reducing the pressure of the deposition atmosphere to 4.0 Pa. In this condition, the deposition time was 60 minutes. The results obtained in these experiments were compared to the equivalent obtained previously. Film thickness was obtained by profilometry and the deposition rate calculated as the ratio between the thickness and deposition time. Elemental composition and molecular structure of the films were investigated using Rutherford backscattering and infrared absorption spectroscopy, respectively. X-ray diffraction was used to investigate the microstructure of the films. Surface morphology and chemical composition were studied using scanning electron microscopy and energy dispersive spectroscopy. Roughness was derived from topographic profiles acquired by profilometry and atomic force microscopy, whereas the surface wettability was determined using the sessile drop technique. In general, the deposited films showed contributions from organic and inorganic groups related to amorphous alumina. Increasing in O2% affected the plasma kinetics, providing changes in deposition rate (1 to 25 nm/min), roughness (1 to 13 nm) and reduction in the carbon concentration coming from the precursor, 43% (O2% = 0%) to 6% (O2% = 100%). With the increase in O2% it was also found variations in the films density, within the range from 0.7 to 1.9 g/cm³, and a downward trend in the contact angle of 53 to 17°. In turn, when the ion bombardment is associated with the deposition process, changes are found in the deposition rate (3 to 29 nm/min) and the surface morphology, through the internal strains relief and increased in the physical stability of resulting structure. The chemical composition did not suffer changes because the conditions of the reactive sputtering remain unchanged in the depositions. The roughness and surface wettability showed behavior consistent with the morphology and topography results. When more energetic conditions were employed, oxide films with organic contaminations were obtained for the deposition which applied the sample holder resistive heating. In this condition, due to the reduction in the total pressure, even with the resistive heating the deposition rate was higher (~ 6 times) than that obtained without heating. For the situation which high-energy ion bombardment was used, the structure and chemical composition similar to the precursor were obtained. The results are interpreted in terms of the prevailing processes in each of the methodologies applied.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 pre-texto.pdf: 48629 bytes, checksum: 90cec7d8f232aba11ddcdee4ce04d6d8 (MD5) Previous issue date: 2004-12-09 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This research investigated the protection against corrosion of C-360 brass samples (Cu-Zn with 6063% Cu) coated with Inconel (Ni0,72, Cr0,15, Fe0,08), TiNx and Cr/Ni films. The Inconel and TiNx films are deposited by sputtering process and the Cr/Ni films are deposited via electrochemical process. The dynamic electrochemical corrosion tests were carried out with NaCl 3%, at a potential sweeping speed of 0,8 mV/s. After the corrosion tests the samples surfaces were analyzed through Scanning Microscopic Electronic (SEM). These types of samples were tested: Samples combining films on brass surfaces: Cr/Ni; Inconel; TiNx/Cr/Ni; TiNx/Inconel. Also tested were samples with different concentrations of nitrogen in the TiNx compound. The results of the electrochemical evaluation show that the depositing of films may offer good protection against corrosion in brass pieces. Small variations in the nitrogen concentration in TiNx films do not significantly alter the resistance to corrosion. The Inconel films deposited by sputtering present more resistance to corrosion than Cr/Ni films deposited electrochemically. This is attributed to better porosity communicating with the substrate present in the Cr/Ni films. When TiNx films are deposited over the samples coated with Cr/Ni films and with Inconel intermediary films of Cr/Ni, a better behavior in relation to the corrosion in the samples coated with intermediary films of Cr/Ni is observed. In this case, the TiNx films overcome the porosity of intermediary films. The highest resistance to corrosion of the samples coated with the TiNx/Cr/Ni combination is attributed to a less roughness on the surface of these samples / Neste trabalho estuda-se a proteção contra a corrosão de amostras de latão C-360 (Cu-Zn com 60-63% Cu) recobertas com filmes de Inconel (Ni0,72Cr0,15Fe0,08), TiNx e Cr/Ni. Os filmes de inconel e TiNx são depositados pelo processo de pulverização catódica (sputtering) e os filmes de Cr/Ni são depositados via processo eletroquímico (comercial). Os ensaios potenciodinâmicos de corrosão eletroquímica são realizados em NaCl 3%, a uma velocidade de varredura do potencial de 0,8 mV/s. Após o ensaio de corrosão as superfícies das amostras foram analisadas via Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e ótica. Foram testadas amostras com as seguintes combinações de filmes sobre a superfície de latão: Cr/Ni; Inconel; TiNx/Cr/Ni; TiNx/Inconel. Também foram testadas amostras com diferentes concentrações de nitrogênio no composto TiNx. Os resultados da avaliação eletroquímica mostram que a deposição de filmes pode proporcionar boa proteção à corrosão em peças de latão. Observa-se que pequenas variações na concentração de nitrogênio em filmes de TiNx não alteram significativamente a resistência à corrosão. Os filmes de inconel depositados por sputtering apresentam maior resistência à corrosão que filmes de Cr/Ni depositados via eletroquímica. Isso é atribuído à maior porosidade comunicante com o substrato presente nos filmes de Cr/Ni. Quando se depositam filmes de TiNx sobre amostras recobertas com filmes de Cr/Ni e com filmes de inconel, observa-se um melhor comportamento frente à corrosão nas amostras recobertas com filmes intermediários de Cr/Ni. Neste caso, os filmes de TiNx se sobrepõem à porosidade dos filmes intermediários. A maior resistência à corrosão das amostras recobertas com filmes sobrepostos de TiNx/Cr/Ni é atribuída à menor rugosidade na superfície destas amostras.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Apresenta-se uma abordagemnumérica para ummodelo que descreve a formação de padrões por sputtering iônico na superfície de ummaterial. Esse processo é responsável pela formação de padrões inesperadamente organizados, como ondulações, nanopontos e filas hexagonais de nanoburacos. Uma análise numérica de padrões preexistentes é proposta para investigar a dinâmica na superfície, baseada em ummodelo resumido em uma equação anisotrópica amortecida de Kuramoto-Sivashinsky, em uma superfície bidimensional com condições de contorno periódicas. Apesar de determinística, seu caráter altamente não-linear fornece uma rica gama de resultados, sendo possível descrever acuradamente diferentes padrões. Umesquema semi implícito de diferenças finitas com fatoração no tempo é aplicado na discretização da equação governante. Simulações foram realizadas com coeficientes realísticos relacionados aos parâmetros físicos (anisotropias, orientação do feixe, difusão). A estabilidade do esquema numérico foi analisada por testes de passo de tempo e espaçamento de malha, enquanto a verificação do mesmo foi realizada pelo Método das Soluções Manufaturadas. Ondulações e padrões hexagonais foram obtidos a partir de condições iniciais monomodais para determinados valores do coeficiente de amortecimento, enquanto caos espaço-temporal apareceu para valores inferiores. Os efeitos anisotrópicos na formação de padrões foramestudados, variando o ângulo de incidência. / A numerical approach is presented for amodel describing the pattern formation by ion beam sputtering on a material surface. This process is responsible for the appearance of unexpectedly organized patterns, such as ripples, nanodots, and hexagonal arrays of nanoholes. A numerical analysis of preexisting patterns is proposed to investigate surface dynamics, based on a model resumed in an anisotropic damped Kuramoto-Sivashinsky equation, in a two dimensional surface with periodic boundary conditions. While deterministic, its highly nonlinear character gives a rich range of results, making it possible to describe accurately different patterns. A finite-difference semi-implicit time splitting scheme is employed on the discretization of the governing equation. Simulations were conducted with realistic coefficients related to physical parameters (anisotropies, beam orientation, diffusion). The stability of the numerical scheme is analyzed with time step and grid spacing tests for the pattern evolution, and the Method ofManufactured Solutions has been used to verify the scheme. Ripples and hexagonal patterns were obtained from amonomodal initial condition for certain values of the damping coefficient, while spatiotemporal chaos appeared for lower values. The anisotropy effects on pattern formation were studied, varying the angle of incidence.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:14:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JoseASM_TESE.pdf: 5255189 bytes, checksum: cf0724bd476902a8aa17f19022619211 (MD5) Previous issue date: 2010-12-17 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / This study will show the capability of the reactive/nonreactive sputtering (dc/rf) technique at low power for the growth of nanometric thin films from magnetic materials (FeN) and widegap semiconductors (AlN), as well as the technological application of the Peltier effect using commercial modules of bismuth telluride (Bi2Te3). Of great technological interest to the high-density magnetic recording industry, the FeN system represents one of the most important magnetic achievements; however, diversity of the phases formed makes it difficult to control its magnetic properties during production of devices. We investigated the variation in these properties using ferromagnetic resonance, MOKE and atomic force microscopy (AFM), as a function of nitrogen concentration in the reactive gas mixture. Aluminum nitride, a component of widegap semiconductors and of considerable interest to the electronic and optoelectronic industry, was grown on nanometric thin film for the first time, with good structural quality by non-reactive rf sputtering of a pure AlN target at low power (≈ 50W). Another finding in this study is that a long deposition time for this material may lead to film contamination by materials adsorbed into deposition chamber walls. Energy-dispersive X-ray (EDX) analysis shows that the presence of magnetic contaminants from previous depositions results in grown AlN semiconductor films exhibiting magnetoresistance with high resistivity. The Peltier effect applied to commercially available compact refrigeration cells, which are efficient for cooling small volumes, was used to manufacture a technologically innovative refrigerated mini wine cooler, for which a patent was duly registered / Neste trabalho ser? mostrado a habilidade da t?cnica de sputtering (dc/rf) reativo/n?o-reativo a baixa pot?ncia para o crescimento de filmes nanom?tricos de materiais magn?ticos (FeN) e semicondutores de gap largo (AlN) assim como a aplica??o tecnol?gica do efeito peltier por m?dulos comerciais de Telureto de Bismuto (Bi2Te3). De grande interesse tecnol?gico para ind?stria de grava??o magn?tica de altas densidades o sistema FeN apresenta um dos mais altos momentos magn?ticos, entretanto a diversidade de fases formadas torna-o ainda, de dif?cil controle as suas propriedades magn?ticas para produ??o de dispositivos. Neste trabalho foi investigado a varia??o destas propriedades por resson?ncia ferromagn?tica, MOKE e microscopia de for?a at?mica (AFM) em fun??o da concentra??o de nitrog?nio na mistura gasosa do crescimento reativo. O Nitreto de Alum?nio, enquadrado nos semicondutores de gap largo e de grande interesse na ind?stria eletr?nica e optoeletr?nica foi crescido em filmes nanom?tricos, de modo in?dito, com boa qualidade estrutural a partir de alvo puro de AlN por sputtering rf n?o-reativo a baixa pot?ncia (~50W). Outra verifica??o deste trabalho ? que o longo tempo de deposi??o para este material, pode levar a contamina??o dos filmes por materiais adsorvidos nas paredes da c?mara de deposi??o. A investiga??o por EDX mostra a presen?a de contaminantes magn?ticos, provenientes de deposi??es anteriores, leva os filmes semicondutores de AlN crescidos a apresentarem magnetoresist?ncia com resistividade alta. O efeito peltier aplicado nas c?lulas compactas de refrigera??o dispon?veis comercialmente e eficientes para resfriamento de pequenos volumes foi aplicada na cria??o de uma adega refrigerada disponibilizado para a ind?stria local como inova??o tecnol?gica com registro de patente

Neste trabalho foram realizadas algumas deposições de filmes de Nitreto de Titânio sobre substrato de aço inoxidável. Foi utilizado o processo conhecido como triodo magnetron sputtering. Os parâmetros de deposição foram mantidos entre as deposições, exceto pela voltagem de bias no substrato, que foi variada de uma deposição para outra. Medições in-situ das tensões residuais no filme depositado foram realizadas. As medições foram feitas através do método da curvatura do substrato, utilizando-se um sensor capacitivo posicionado dentro da câmara de deposição. Embora o dispositivo não tenha sido capaz de quantificar os valores de tensão, foi possível identificar a natureza das mesmas, indicando se elas são de caráter trativo ou compressivo. Comprovou-se a possibilidade do uso de sistemas capacitivos para medições em sputtering. Observou-se que os filmes depositados apresentaram tensões de caráter trativo durante as deposições. / In this work, a series of depositions of titanium nitride thin films was conducted in a triode unbalanced magnetron sputtering chamber. Similar parameters were selected during each deposition, except for the substrate bias voltage, which was different for every deposition. An in-situ measurement of film residual stresses was carried out as the depositions proceeded. This measurement was based on substrate curvature, which was assessed by a home-built capacitive sensor positioned inside the sputtering chamber. Although the measurement device was not able to quantify the stress values, it was possible to identify if they were tensile or compressive. It was proved the possibility of using capacitive measurement devices in sputtering processes. It was possible to observe that the films underwent tensile stresses during the deposition.

O óxido de zinco é um material semicondutor que apresenta alta transparência óptica no espectro visível, alta energia de ligação de éxcitons e piezoeletricidade. Por suas propriedades, ele é utilizado na área de sensores, eletrodos transparentes e dispositivos optoeletrônicos. No entanto, sua utilização ainda é limitada pela dificuldade de obtenção de condutividade tipo p, cujo principal dopante é o nitrogênio, devido à assimetria de dopagem ocasionada por defeitos intrínsecos do material, dopagem em valências diferentes das esperadas e formação de níveis de aceitadores profundos na banda proibida. A aplicação em dispositivos piezoelétricos também exige alta resistividade e ótimas propriedades cristalinas. Muitos processos de deposição estabelecidos hoje ainda utilizam altas temperaturas, o que impede sua deposição sobre superfícies ou substratos sensíveis a altas temperaturas. O objetivo deste trabalho é desenvolver técnicas de deposição de filmes de ZnO, principalmente em baixas temperaturas ( 100°C), pelo método de magnetron sputtering de rádio frequência, para avaliar a influência dos gases de processo nas características estruturais, estequiométricas, elétricas e ópticas dos filmes. Para isso, foram obtidos filmes utilizando pressão total de argônio, e pressões parciais de argônio e oxigênio e argônio e nitrogênio, utilizando alvo cerâmico de óxido de zinco ou alvo metálico de zinco. Para alvo de ZnO, filmes com condutividade tipo n foram obtidos em ambiente de argônio, em condições que geraram deficiências de oxigênio. Filmes altamente resistivos foram obtidos com a utilização de pressão parcial de oxigênio no gás de processo, em condições que resultaram em filmes estequiométricos, inclusive com condutividade tipo p. Condutividade tipo p mais alta foi observada, apenas por ponta quente, para uma amostra obtida em argônio logo após a utilização de nitrogênio na câmara de processo, que provavelmente sofreu influência da dopagem não intencional do cobre, que foi identificado como um contaminante do processo devido à estrutura da câmara. Para alvo de Zn, observou-se a formação de nitreto de zinco, que demonstrou alta capacidade de oxidação em ambiente atmosférico, e portanto, transforma-se naturalmente ao longo do tempo ou por processos de oxidação térmica em ZnO dopado com nitrogênio. Filmes de ZnO produzidos a partir de nitreto de zinco foram os únicos dos testados que apresentaram fotoluminescência característica do ZnO, mesmo para processos onde não houve aquecimento intencional. / Zinc oxide is a multifunctional semiconductor, which presents high optical transparency in the visible range, high exciton binding energy and piezoelectricity. Due to its properties, ZnO is used in several areas, such as sensors, transparent electrodes and optoelectronics. However, its usage is still limited by the lack of p-type conductivity, which is very difficult to achieve because of intrinsic material defects, unwanted valence states of doping elements and formation of deep acceptor levels. Piezoelectric devices also demand high electrical resistivity and excellent crystallographic properties. Many current deposition processes still apply high temperatures, preventing material deposition onto temperature sensitive substrates and surfaces. The main goal of this investigation is to develop low temperature ( 100°C) deposition techniques by radio frequency magnetron sputtering, to evaluate the influence of process gases in structural, stoichiometric, electrical and optical properties. Thin films were obtained using either pure argon, argon and oxygen or argon and nitrogen partial pressures, by sputtering ceramic ZnO or metallic Zn targets. For ZnO target, n-type conductivity was achieved in argon environment, by creating oxygen deficient films. High resistivity was observed by using oxygen partial pressure, resulting in stoichiometric material and changing carrier type from electrons to holes. Higher p-type conductivity was observed, only by Seebeck measurement, for a nonintentionally heavily doped sample, as there was copper originating from the deposition chamber. For Zn target, zinc nitride formation was observed, showing high capability of transforming itself into nitrogen-doped ZnO by air exposure or thermal annealing. ZnO films produced from zinc nitride were the only ones that exhibited photoluminescence, even when there was no intentional heating involved.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Currently, several research groups have been devoted to the production of superconducting films. This interest lies on the facility of their manipulation, on the understanding of basic concepts of the superconductivity and, especially, in the possibility of reducing them to dimensions compatible to their application as devices. Therefore, there is a great technological and academic interest in this issue. The most used material in superconducting devices is the niobium (Nb) and its alloys. Although Nb has been known as superconductor since 1930, the interest in excellent films of this material still remains. In this work, using a DC magnetron sputtering technique, we have developed an experimental method that allows one to produce superconducting Nb films of good quality - transition temperature of 9.1 K and transition width of 0.2 K. Therefore, we performed a systematic study of the setup parameters that influences the structural and superconducting properties of the films. In particular, we have analyzed the evolution of the lattice parameter, average grain size crystalline and critical temperature. Such values have been compared in a diagram. Nb films exhibit flux avalanches at certain values of field and temperature. We have detected and visualized the occurrence of avalanches of magnetic flux in Nb films and, in order to suppress the abrupt flux penetration, we have coupled to the films of thickness of 200 nm, thick metal layers of aluminum, silver and copper of different thicknesses, so called hybrid systems - Superconductor/Normal Metal. In this work piece, two experimental techniques have been employed: magnetometry and magneto-optical imaging. A partial suppression of avalanches in the hybrid systems has been observed. / Atualmente, diversos grupos de pesquisa têm se dedicado à fabricação de filmes supercondutores. O interesse reside na facilidade de manipulação, no entendimento de conceitos básicos do fenômeno da supercondutividade e, principalmente, na possibilidade de reduzi-los a dimensões compatíveis à aplicação como dispositivos. Portanto, há um grande interesse acadêmico e tecnológico nesta área. O material mais utilizado na construção de dispositivos supercondutores é o nióbio (Nb) e suas ligas. Apesar do Nb ser conhecido como supercondutor desde 1930, o interesse em excelentes filmes desse material ainda persiste. Neste trabalho, utilizamos a técnica de magnetron sputtering DC, com a qual estabelecemos uma rotina experimental que possibilitou produzir filmes supercondutores de Nb de boa qualidade - temperatura crítica de 9,1 K e largura de transição de 0,2 K. Para tanto, realizamos um estudo sistemático de como os valores dos parâmetros experimentais influenciam nas propriedades estruturais e supercondutoras dos filmes. Em particular, analisamos a evolução do parâmetro de rede, do tamanho médio dos grãos cristalinos e da temperatura crítica com os valores das variáveis de deposição e, por conseguinte, comparamos esses valores em um diagrama. Filmes de Nb exibem avalanches de fluxo magnético quando submetidos a certos valores de campo e temperatura. Detectamos e visualizamos a ocorrência de avalanches de fluxo magnético nos filmes de Nb produzidos e, com o intuito de suprimir as penetrações abruptas de fluxo, acoplamos a filmes de 200 nm de espessura camadas metálicas de alumínio, prata e cobre de diferentes espessuras, denominados sistemas híbridos - Supercondutor/Metal Normal. Este estudo foi conduzido por meio de duas técnicas experimentais: magnetometria volumétrica e imageameto magneto-ótico. Observamos uma supressão parcial das avalanches de fluxo magnético nos sistemas híbridos.

We have deposited bulk, monolayer and few-layers as well as large-scale 2D layered MoS2 thin films by pulsed DC magnetron sputtering from an MoS2 target. MoS2 has gained great attention lately, together with other layered Transition Metal Dichalcogenides (TMDCs), for its unique optical and electrical properties with thickness-dependent bandgap. MoS2 also transitions from an indirect to a direct bandgap when thinned down to monolayer. This is intriguing in the fabrication of novel solar cells and photodetectors. Sputter-deposition has the advantage of producing large-scale, high-quality films, which is paramount for layered MoS2 to be applicable on an industrial level. The quality in terms of crystallinity and c⊥-texture of sputtered bulk MoS2 was evaluated as a function of several deposition process parameters: process pressure, substrate temperature and H2S-to-Ar ratio. X-ray Diffraction (XRD) results revealed that the high substrate temperature of 700 °C together with reactive H2S process gas improved the quality regardless of pressure. However, the quality was slightly improved further with increasing pressure up to 50 mTorr. We also found that the quality improved with increasing temperature up to 700 °C using pure Ar as the process gas. Rutherford Backscattering Spectrometry (RBS) analysis showed that with the addition of H2S the stoichiometry of MoSx improved from MoS1.78 using pure Ar to fully stoichiometric MoS2.01 at 40% H2S in the H2S/Ar mixture. Cross-sectional Transmission Electron Microscopy (TEM) imaging revealed the high-quality 2D layered structure of the MoS2 films and a maximum thickness of 5 nm of c⊥-growth MoS2 before the onset of the undesirable c∥-growth. These results provide a solution with respect to the ongoing challenge of obtaining high quality and good stoichiometry of sputtered TMDC films at elevated temperatures. Formation of monolayer and few-layers MoS2 was confirmed by Raman and Photoluminescence (PL) spectroscopy. The peak separation of the E12g and A1g Raman-active modes for MoS2 monolayer was measured to 19.3 cm-1 on SiO2/Si, increases substantially in the transition to bilayer MoS2 and exhibits bulk values from four layers MoS2 and above. This result serves as a good indicator of monolayer as well as few-layers MoS2 formation. The monolayer film exhibits a strong photoluminescence peak at 1.88 eV owing to its direct optical bandgap, as compared to the indirect one of bilayer and thicker films. X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) spectra of the monolayer MoSx film indicate successful sulfurization of the molybdenum atoms and absence of residual sulfur. XPS also showed ideal stoichiometric MoS2.03 ± 0.03 of the monolayer film. Furthermore, a uniform MoS2 monolayer was successfully grown on a 4" SiO2/Si wafer, demonstrating the large-scale uniformity that can be achieved by sputter-deposition, making it highly applicable on an industrial level.

[pt] A vida pode ter se originado na Terra a partir de moléculas prebióticas que chegaram transportadas por corpos extraterrestres. A análise de fragmentos do meteorito Murchison sugere que sua composição é constituída de material produzido antes do início da vida terrestre atual. Em seu interior foram encontrados 17 aminoácidos primários e 13 açúcares. Sabendo que os aminoácidos, blocos constituintes de proteínas, são fundamentais na composição de todos os organismos vivos, a comunidade acadêmica propôs uma teoria da evolução com princípios exógenos. Considerando que partículas α com energia em torno de 1 keV são muito abundantes no Sistema Solar, este trabalho tem como objetivo determinar experimentalmente a radiorresistência da glicina. Assim, são estudados os diferentes efeitos da radiação devido a essa interação, como sputtering e radiólise. Os experimentos foram realizados no Laboratório Van de Graaff da PUC-Rio, onde filmes de glicina foram preparados e irradiados por um feixe de íons de He+ com energias de 0,5, 1,0, 1,5 e 2,0 keV produzidos por um pequeno canhão de íons. A espectroscopia por infravermelho (FTIR) foi utilizada para analisar os efeitos da irradiação. Dados experimentais mostram que a seção de choque de destruição (𝜎𝑑) da glicina depende da energia do feixe e da temperatura da amostra. As seções de choque em função da temperatura foram determinadas e variam entre 10-18 e 10-15 cm2: temperaturas mais baixas resultam em menores 𝜎𝑑. Em função da energia, 𝜎𝑑 varia entre 10-16 e 10-1 cm2, sendo seus maiores valores correspondentes às maiores faixas de energia. Além disso, esta pesquisa procurou descobrir se moléculas-filhas surgem após a irradiação de glicina com partículas α de keV. Ademais, para modelar os resultados experimentais, foi desenvolvido um software denominado TRIM-estendido. / [en] Life may have originated on Earth from prebiotic molecules that arrived brought by extraterrestrial bodies. Fragments analysis of Murchison meteorite suggests that it is made of Solar System (SS) primitive material before the beginning of nowadays terrestrial life. In its interior, 17 primary amino acids and 13 sugars were found. Knowing that amino acids, building blocks of proteins, are fundamental in the composition of all organisms, the academic community suggests the possibility of an evolution theory based on exogen principles. A major question is how the prebiotic material could survive billions of years in the interplanetary medium. Considering that α particles with energy of about 1 keV are very abundant in the SS, this work aims to determine experimentally the glycine radioresistance. Thus, the different radiation effects due to this interaction, like sputtering and radiolysis, is studied. Experiments were performed at the Van de Graaff Laboratory of PUC-Rio, using a He+ beam produced by a keV accelerator. Glycine films were prepared and irradiated by the He+ beam ions with energies of 0.5, 1.0, 1.5 and 2.0 keV. Infrared spectroscopy (FTIR) was used to analyze the irradiation effects. Experimental data show that Glycine destruction cross section depends on the beam energy and on sample temperature. The energy dependence indicates that at low energies, glycine absorbance decay faster than at higher energies. Additionally, this research intends to find out if daughter molecules arise after Glycine irradiation with α keV particles. The TRIM-extended model was developed for modelling the experimental data.