Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-02-02Bitstream added on 2014-06-13T18:50:38Z : No. of bitstreams: 1 leite_dmg_me_bauru.pdf: 1278982 bytes, checksum: f2b696ae90b2738246ee3c7750b37751 (MD5) / A recente descoberta de propriedades ferromagnéticas em alguns semicondutores magnéticos diluídos (DMS) trouxe a esta classe de materiais um grande potencial para aplicações em dispositivos de controle de spin. Um DMS é basicamente formado por um semicondutor dopado por íons magnéticos, os quais têm o papel de criar um momento magnético local e também, em algumas situações, de introduzir portadores livres no material. Entre os DMSs conhecidos, o 'GA IND.1-x'MN IND.XN' surge como o mais forte candidato a aplicações práticas por apresentar até o momento a mais alta temperatura de transição ferromagnética ('T IND.C' 'DA ORDEM DE' 400 k). Até o presente, os filmes de 'GA IND.1-x'MN IND.XN' com propriedades ferromagnéticas relatados na literatura foram preparados por epitaxia por feixe molecular (MBE). Neste trabalho, descrevemos a preparação de filmes nanocristalinos de 'GA IND.1-x'MN IND.XN' com diferentes conteúdos de Mn (0,00 'MENOR' x 'MENOR' 0,18) pela técnica de RF-magnetron sputtering reativo. Analisamos os efeitos da incorporação de Mn na estrutura e nas propriedades ópticas destes filmes através de medidas de difração de raios-X e de absorção óptica entre o ultravioleta (6,5 eV) e infravermelho próximo (1,4 eV). Os resultados apontam um aumento do parâmetro de rede e do índice de refração, uma diminuição do gap ótico e um aumento da densidade de estados de defeitos no interior do gap conforme se aumenta o conteúdo de Mn nos filmes de 'GA IND.1-x'MN IND.XN' preparados por sputtering. Estes resultados são semelhantes aos reportados para a incorporação de Mn em filmes monocristalinos de 'GA IND.1-x'MN IND.XN' com propriedades ferromagnéticas preparados por MBE. / The recent discoveries related to the ferromagnetic properties in some diluted magnetic semiconductors (DMS) have attracted considerable attention on this class of material due to their potential application on spin control devices. A DMS is basically formed by a semiconductor doped with magnetic ions with the purpose of creating local magnetic moments and, in some situations, to introduce free carriers in the material. Among the known DMSs, 'GA IND.1-x'MN IND.XN' is the one with the highest ferromagnetic transition temperature ('T IND.C' 'DA ORDEM DE' 400 k), and it is consequently on of the stronger candidates for practical applications. Until now, the 'GA IND.1-x'MN IND.XN' films with ferromagnetic properties described in the literature were prepared by molecular beam epitaxy (MBE). In this work, we report the preparation of nanocrystalline 'GA IND.1-x'MN IND.XN' films (0,00 'MENOR' x 'MENOR' 0,18) by reactive RF-magnetron sputtering technique. We analyzed the Mn incorporation effects on structure and optical properties of the films by X-ray diffraction measurements and optical absorption between UV (6,5 eV) and near infrared (1,4 eV). The results show the increase of the lattice parameters and of the refractive index, a decrease of the optical gap and a increase of defect states in the gap when Mn concentration is increased. These results are similar to those reported for Mn incorporation in monocrystalline 'GA IND.1-x'MN IND.XN' films prepared by MBE with ferromagnetic properties.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In this work a survey of the potentialities and limitations of magnetron sputtering as a tool for the production of MgB2 superconductors thin films has been made. Instead of the usual approaches, like co-deposition onto heated substract or room temperature deposition of MgB multilayers for ex situ annealing, the direct deposition of multilayers onto heated substract has been tested. The samples have been deposited onto Si waffers from Mg and B targets. They have been produced by the alternated grown of Mg and B layers, holding the substrate temperatur at 200 and 300 C during the depostion. Pos deposition annealings were performed at temperatures rangingo from 560 up to 800. In order to improve the sticking coefficient of Mg atoms at the substrate, the ayers thicknesses were held under ten monoatomic layers. The composition and structural properties were determined by X-Ray diffraction. The results have shown that, for the used temperatures, the Mg sticking coefficient onto B is just relevant ultil the second or third Mg monoatomic layer is completed. From this point, all Mg atoms impinging the substrate are re-emmitted to the chamber atmospherre. As a consequence, the direct production of MgB2 from the sucessive deposition of B and Mg are not effective, unless the layers thicknesses do not surpass a few tenths of nanometers. / Neste trabalho foram avaliadas as potencialidades e as limitações do "magnetron sputtering" como técnica de deposição de filmes finos de MgB2 supercondutores. No lugar das técnicas tradicionais, como a co-deposição em substrato aquecido ou a deposição de multicamadas para tratamentos térmicos ex-situ, foi testada a rotina de deposição de multicamadas diretamente sobre alvo aquecido, "in situ". As amostras foram depositadas sobre substratos de Si a partir de alvos de Mg e B. Elas foram obtidas pela deposição sucessiva e alternada de camadas de Magnésio e Boro, com temperaturas do substrato (in-situ) de 260oC e 300oC e ex-situ entre 560 e 800oC. Para aumentar a chance de fixação dos átomos de Mg no substrato já durante a deposição, as espessuras das camadas foram mantidas finas, com menos de uma dezena de planos atômicos. A composição e as propriedades estruturais das amostras produzidas foram analisadas a partir de difração de Raios-X. Os resultados obtidos mostram que, na faixa de temperatura usada, o coeficiente de fixação do Mg sobre o B é significativo apenas até que a segunda ou terceira camadas atômicas sejam concluídas. A partir deste ponto, todo o magnésio que atinge o substrato é re-emitido. Como consequência, a obtenção de MgB2 por sputtering na forma de multicamadas não é viável, pelo menos para espessuras maiores que décimos de nanometros.

Submitted by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-08-23T17:56:30Z No. of bitstreams: 1 DissPSS.pdf: 2648669 bytes, checksum: ac3f76c4b2b9666e9decfa0e9745dece (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-08-23T17:56:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissPSS.pdf: 2648669 bytes, checksum: ac3f76c4b2b9666e9decfa0e9745dece (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-08-23T17:56:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissPSS.pdf: 2648669 bytes, checksum: ac3f76c4b2b9666e9decfa0e9745dece (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-23T17:56:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissPSS.pdf: 2648669 bytes, checksum: ac3f76c4b2b9666e9decfa0e9745dece (MD5) Previous issue date: 2017-03-10 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / With the increase in life expectancy, there has been a raise in the use of prostheses due to the need to replace parts of the human body. To avoid tissue rejection, metal alloys from implants should be biocompatible. The Ti-6Al-4V alloy is widely used in prostheses, however, aluminum presents tissue irritation and inflammation issues and vanadium oxide is unstable, with a high probability of being cytotoxic. Thus, the search for new alternatives has reached the Ti-β alloys, whose properties are more similar to those of the human bone and its structure can present stable or metastable phases according to the quantity of the alloying elements. Unfortunately, Ti prosthesis have a high price compared to the 316L and 316L stainless steel ones, as the later do not have the biocompatibility characteristics of Ti. It seems an interesting research topic about how to use a Ti alloy coating in stainless steel for biomedical application. To be able to deposit the metal alloy, magnetron sputtering is a good choice, since this technique is largely used to obtain thin films due to the quality of the formed films, their high deposition rate, low pressure work and less intense electron bombardment of the substrate. Consequently, it has been used in the manufacture of thin films of Ti and its alloys for biomedical applications. There is no notice of another research group working in this theme. In this project, the objective is to study the influence of the surface change on the deposition of the thin films and if there is difference in the composition when performing chemical cleaning before spraying. / Com o aumento da expectativa de vida, houve um aumento no uso de próteses devido à necessidade de substituir alguma parte do corpo humano. As ligas metálicas utilizadas em implantes devem ser biocompatíveis, para evitar a rejeição pelo corpo. Uma liga muito utilizada é a Ti-6Al-4V, entretanto o alumínio possui problemas de irritação e inflamação de tecidos e o óxido de vanádio é instável, com alta probabilidade de ser citotóxico. Assim, a procura de novas alternativas chegou-se as ligas de Ti-β, cujas propriedades são mais parecidas com as do osso humano e sua estrutura pode apresentar fases estáveis ou metaestáveis de acordo com a quantidade dos seus elementos de liga. Entretanto, próteses de Ti tem um preço alto em relação as de aço inoxidável 316 e 316L. Como estas não possuem as características de biocompatibilidade do Ti, é interessante utilizar um recobrimento de liga de Ti em aço para uso biomédico. Para a deposição da liga metálica, o processo de pulverização magneto-catódica é de grande interesse. Essa técnica consagrou-se na deposição de filmes finos devido a sua alta taxa de deposição, trabalho a baixas pressões, bombardeamento menos intenso de elétrons no substrato e qualidade do filme formado. Consequentemente, passou a ser utilizada na fabricação de filmes finos de Ti e suas ligas para aplicações biomédicas. O objetivo deste projeto é estudar a influência da alteração da superfície na deposição dos filmes finos, ou seja, se há diferença na composição ao se realizar limpeza química antes da pulverização. É importante notar que não se tem notícia de outro grupo de pesquisa trabalhando no mesmo tema.

Orientador: José Humberto Dias da Silva / Banca: Jair Scarminio / Banca: Alexys Bruno Alfonso / Banca: Pascoal José Giglio Pagliuso / Banca: Luis Vicente de Andrade Scalvi / O Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi da Unesp / Resumo: A recente busca por semicondutores magnéticos diluídos com propriedades magnéticas de interesse motivou este trabalho de crescimento de filmes de Ga1-xMnxN pelas técnicas de sputtering e epitaxia da fase de vapor de organometálicos (MOVPE). Os filmes são caracterizados estruturalmente por medidas de difração de raio X e microscopia eletrônica de transmissão, opticamente por transmitância óptica e espalhaçamento Raman, e magneticamente por medidas magnetização versus campo aplicado e versus temperatura. As principais diferenças entre os filmes de GaMnN preparados por sputerring e MOVPE referem-se à microestrutura e ao conteúdo de Mn: os primeiros são policristalinos e apresentam conteúdo de Mn até 9%, enquanto os últimos são monocristalinos com concentração de Mn até 1%. A alta concentraçao de Mn nos filmes crescidos por sputtering é possivelmente responsável pelo surgimento coletivo destes íons de Mn nas medidas magnéticas. Esse comportamento coletivo se identifica a partir de contribuição paramagnética de domínios isolados com alto vapor de momento magnético, o que se mostra consistente com a microestrutura apresentada por estes filmes. A alta concentração de Mn nos filmes preparados por sputtering também se mostra responsável por intensa absorção óptica abaixo da energia do gap, sendo esta relacionada a transições eletrônicas entre os estados localizados do Mn e as bandas de valência e condução do GaN. O contraste entre as propriedades dos filmes de GaMnN produzidos por sputtering e por MOVPE possibilita então um entendimento mais abrangente dos aspectos da incorporação de Mn no GaN e suas respectivas características estruturais, ópticas e magnéticas. Esse entendimento é importante para delinear a otimização deste material visando propriedades magnéticas de interesse / Abstract: The current search for dilluted magnetic semiconductors with interesting magnetic properties has motivated the present work on growing GaMnN films by sputerring and metalorganic vapor phase epitaxy (MOVPE) techniques. The films are characterized by X-ray diffraction, transmission electron microscopy, optical transmission, Raman scattering, and by magnetization measurements. The main differece between the GaMnN grown by sputtering and those grown by MOVPE relates to their microstructure (polycrystalline/monocrystalline) and Mn content (up to 9%/1% respectively). The high Mn content in GaMnN samples grown by sputtering is probably responsible for a collective response on the magnetic measurements. This collective Mn response is identified as a high magnetic moment contribution which is consistent with sample microstructure. In the sputtered samples, the high Mn content is also responsible for strong subbandgap optical absorption related to eletronic transitions involving Mn states and the valence and conduction bands of GaN. The comparison between the properties of GaMnN films grown by different techniques is important in order to get a better understanding about the Mn incorporation in GaN. This understanding been important to define the next steps regarding the optimization of this material / Doutor

Novel type of catalyst for proton exchange membrane fuel cells anode is demonstrated. It is based on magnetron sputtered Pt-CeO2 a Pt-Sn-CeO2 mixed oxides. It is shown, that these materials allow to significantly decrease amount of platinum in the anode catalyst. The preparation method yields high amount of platinum in ionized form, especially Pt2+ , which is related to the high activity. Stability of these catalytic layers were investigated under conditions similar to fuel cell anode (humidified hydrogen at elevated temperature). Also interaction of hydrogen a water under UHV conditions were studied, demonstrating high stability of the Pt2+ species. In the last part of the work sputtered Pt-Co mixed catalyst were investigated to be used in the PEMFC cathode. It is demonstrated that at right conditions, the sputtered alloy catalyst improves mass activity on cathode by factor more than two.

Highly ordered magnetic materials with high perpendicular magnetic anisotropy (PMA), such as the L10 ordered FePt, and new recording technologies, such as bit patterned media (BPM), have been proposed as solutions to the media trilemma problem and provide promising strategies towards future high-density magnetic data storage media. L10 ordered FePt thin films can provide the necessary high PMA. However, the ordering of this material perpendicular to the plane of the films remains challenging since high-temperature and time-consuming processes are required. In this work, a remote plasma sputtering system has been used for the investigation of FePt thin films in order to understand if the greater control of process parameters offered by this system can lead to enhanced ordering in L10 FePt thin films at low temperatures compared with conventional dc magnetron approaches. More specifically, the effect of the different substrate temperatures and the target bias voltages on the ordering, the microstructure and the magnetic properties of FePt thin films was investigated. Highly ordered FePt thin films were successfully fabricated after post-annealing processes and were patterned into arrays of FePt islands. This patterning process was carried out with e-beam lithography and ion milling. Initial MFM measurements of these islands showed their single-domain structure for all the island sizes, which indicated the high PMA of the FePt. Magnetometry measurements were also carried out with a novel polar magneto-optical Kerr effect (MOKE) system which was designed and built during this project. This system has unique capabilities which are: a) the application of uniform magnetic field up to 2 Tesla, b) the rotation of the field to an arbitrary angle and c) the use of lasers of four different wavelengths. The combination of these abilities enabled measurements on ordered FePt thin films and patterned media which can pave the way for further highly sensitive measurements on magnetic thin films and nanostructures.

Foram estudadas as propriedades elétricas de estruturas MOS envolvendo materiais com Zr e Hf: Al/HfO2/Si, Al/HfAlO/Si, Al/ZrO2/Si e Al/ZrAlO/Si depositadas por JVD (Jet Vapor Deposition) submetidas a diferentes doses de implantação de nitrogênio e tratamentos térmicos; Au/HfO2/Si e Au/HfxSiyOz/Si preparadas por MOCVD (Metal-Organic Chemical Vapor Deposition) e Au/HfxSiyOz/SiO2/Si preparadas por sputtering reativo em O2 submetidas a tratamentos térmicos distintos. Para isso, além das medidas de C-V e I-V padrão, foi desenvolvido o método da condutância para estudo da densidade de estados na interface dielétrico/Si, o qual mostrou-se mais viável para as estruturas com dielétricos alternativos. A inclusão de Al na camada de dielétrico, bombardeamento por íons de nitrogênio, e tratamentos térmicos rápidos em atmosferas de O2 e N2 foram responsáveis por mudanças nas propriedades das amostras. Diversos mecanismos físicos que influenciam as propriedades elétricas dessas estruturas foram identificados e discutidos. Foi constatado que as interfaces com menores densidades de estados foram as das amostras preparadas por MOCVD e sputtering reativo.

Neste trabalho, foi realizada a síntese de nanopartículas (NPs) coloidais de Ag e Au por deposição física de vapor em líquidos (sputtering e ablação a laser) sem a adição de agentes estabilizantes e/ou redutores. As NPs coloidais obtidas diretamente em líquidos iônicos (LIs) e óleos vegetais (OVs) foram caracterizadas por microscopia eletrônica de transmissão (TEM), microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HRTEM), espectroscopia ultravioleta visível (UV-Vis), espectroscopia de energia dispersiva de elétrons (EDS) e espalhamento de raios-X a baixo ângulo (SAXS). Em um primeiro caso, após a deposição de Au por sputtering no LI bis(trifluorometilsulfonil)imida de 1-n-butil-3-metilimidazólio [BMI.N(Tf)2] observou-se a formação de NPs de Au (AuNPs) esféricas, as quais foram estabilizadas no próprio LI. Com o aumento da tensão de descarga durante o processo de deposição, o diâmetro médio das NPs esféricas formadas aumentou linearmente. Por outro lado, o aumento do tempo de deposição não causou efeitos significativos na forma ou no tamanho das NPs. Variando o ânion dos LIs, foi possível mostrar que a composição química e a orientação dos íons na superfície governam os processos de nucleação e crescimento das NPs de Au (AuNPs) e que ambos os processos ocorrem na superfície dos LIs. Funcionalizando o cátion do BMI.N(Tf)2 com um grupo nitrila (C≡N), foi possível a obtenção de AuNPs anisotrópicas pelo método de sputtering. Mais especificamente, foram obtidos nanodiscos de Au (AuNDs) de aproximadamente 7 nm de diâmetro e 3 nm de altura e NPs esféricas da ordem de 3 nm de diâmetro, anteriormente obtidas no LI não funcionalizado. A formação destes NDs foi correlacionada com a coordenação dos grupos nitrila, possivelmente apontando para fora da superfície do LI, nos átomos de Au. Com o aumento da tensão de descarga durante o processo a formação dos NDs foi inibida, sendo as amostras compostas apenas por NPs esféricas. Assim, quando menores tensões foram usadas, ou seja, quando os átomos de Au foram arrancados do alvo com menores energias, estes puderam ser facilmente coordenados pelos grupos nitrila na superfície do LI, os quais propiciaram um crescimento preferencial em duas dimensões (2D), formando os NDs. O sputtering de Ag e Au em OVs revelou a formação de AuNPs e NPs de Ag (AgNPs) com diâmetros no intervalo de 1 – 8 nm. A biocompatibilidade destes óleos aliada à pureza das NPs obtidas por este método de síntese torna estes nanomateriais altamente promissores para diversificadas aplicações nos campos da medicina e biologia. Assim, como no caso dos LIs, o diâmetro médio das NPs estabilizadas nos OVs aumentou com o aumento da tensão de descarga e ficou basicamente constante com o aumento do tempo de deposição, mostrando que este efeito é mais intimamente ligado ao processo de nucleação das NPs do que a uma propriedade específica do líquido. Adicionalmente, o tamanho médio das NPs mostrou-se fortemente dependente do tipo de OV usado para a síntese. Dependendo do óleo, mais especificamente, de sua habilidade de coordenação, uma forte interação entre os átomos ejetados do alvo e a superfície do óleo foi observada. Esta interação levou à formação de filmes finos metálicos ao invés de NPs esféricas quando tensões de descarga relativamente baixas foram aplicadas. Este resultado fortalece o conceito de que as NPs são formadas inicialmente na superfície dos OVs e difundem posteriormente para a fase líquida. A fim de investigar este fenômeno de interação com a superfície dos líquidos aliada com a energia dos átomos ejetados, e também aplicar um novo método físico de síntese de NPs em LIs, foi realizada ablação por laser de uma placa de Au localizada fora e dentro de quatro LIs contendo o mesmo cátion e diferentes ânions. A ablação realizada com a placa dentro dos LIs mostrou resultados similares reportados para outros fluidos tal como a água; ou seja, formação de AuNPs de diferentes formas e distribuição de tamanhos, porém, sem a necessidade de adição de agentes estabilizantes extras, uma vez que os próprios LIs propiciam uma estabilização do tipo estérea-eletrônica nas NPs. A habilidade de coordenação do ânion influenciou fortemente os processos de nucleação e crescimento das NPs na fase líquida dos LIs quando a ablação foi realizada dentro dos LIs. No caso da ablação fora dos LIs, os resultados mostraram que, assim como no caso do sputtering de Au, as NPs inicialmente são formadas na superfície dos líquidos. Porém, nas condições experimentais aqui empregadas, as NPs mostraram tamanhos médios maiores quando comparadas com aquelas obtidas por sputtering. Esta discrepância pode estar relacionada aos diferentes regimes de ejeção de átomos do alvo e, principalmente, às suas diferentes distribuições de energia. Independentemente, os resultados mostram que este método é promissor para a obtenção de AuNPs em grande escala, com controle de forma e geometria sem adição de agentes estabilizantes. / In this study, it was performed the synthesis of Ag and Au colloidal nanoparticles’ (NPs) by means of physical vapor deposition onto liquids (sputtering and laser ablation) without the addition of stabilizers and/or reducing agents. The NPs obtained directly in ionic liquids (LIs) and vegetable oils (OVs) were characterized by transmission electron microscopy (TEM), high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM), ultraviolet visible spectroscopy (UV-Vis), energy dispersive electron spectroscopy (EDS) and small angle X-ray scattering (SAXS). Firstly, sputtering of Au onto the 1-n-butyl-3-methylimidazolium (trifluorometilsulfonil)imide [BMI.N(Tf)2] ionic liquid revealed that the average diameter of the spherical nanoparticles formed increases linearly with increasing discharge voltage during the deposition process. Moreover, the increase in deposition time caused no significant effects either on the shape or size of NPs. Varying the anion of ILs, was possible to show that the chemical composition and ions orientation on the surface govern the processes of nucleation and growth of gold nanoparticles (AuNPs) and that both processes occur on the surface of the LIs. Anisotropic shaped AuNPs were obtained by functionalizing the cation of the LI BMI.N(Tf)2 with a nitrile group (C≡N). More specifically, it was obtained gold nanodisks (AuNDs) of approximately 7 nm in diameter and 3 nm in height, in addition to spherical NPs of about 3 nm previously obtained in non-functionalized LI. The formation of these NDs were correlated with the coordination of the nitrile groups, probably pointing out of the LI surface, on the Au atoms pulled out of the sputtering target. Increasing the discharge voltage during the process, the formation of NDs was inhibited being the samples composed mostly of spherical NPs. Thus, when lower voltages were used, i.e, when the Au atoms were ejected from the target with low energies, they could be easily coordinated by the nitrile groups on the surface of the LI, which has provided a preferential growth in two dimensions (2D), forming the NDs. The sputtering of Ag and Au onto OVs revealed the formation of AuNPs and silver nanoparticles (AgNPs) of diameters fitting in the range 1 – 8 nm. The biocompatibility of these oils combined with the purity of the obtained NPs makes these nanomaterials highly promising for diverse applications in the fields of medicine and biology. As in the LI case, the NPs’ average diameter has increased with increasing discharge voltage and remained basically constant with increasing deposition time, showing that this effect is more closely related to the nucleation process of NPs rather than a specific property of the liquid. Additionally, the average size of NPs was strongly dependent on the type of OV used for the synthesis. Depending of the oils, more specifically, of their coordination ability, a strong interaction between ejected atoms and the oil surface was ascertained by the formation of metal thin films instead of spherical NPs when relatively low discharge voltages were applied. This result reinforces the concept that the NPs are initially formed on the surface of OVs and diffuse later to the liquid phase. To investigate the interaction of the ejected atoms with the surface of the liquids and their energy, and also to implement a new physical method for synthesis of stable NPs in LIs, laser ablation of a gold plate located either inside or outside four LIs containing the same cation and different anions was performed. Ablation inside the LIs has shown similar results reported for other fluids such as water, e.g, the formation of AuNPs of different shapes and size distribution, however, without addition of extra stabilizing agents, since the LIs themselves provide a steric-electronic stabilization to the NPs. The anion coordination ability has strongly influenced the processes of nucleation and growth of NPs in the liquid phase of the LIs when ablation was performed inside the LIs. In the case of ablation outside the LIs, the results have shown that, as in the case of sputtering of Au, the NPs were initially formed on the surface of the LIs. However, in the experimental conditions used here, NPs showed larger average size when compared with those obtained by sputtering. This discrepancy may be related to the different regimes for ejecting atoms from the target and, mainly, to the differences in the energy distributions of them. Regardless, the results show that this method is promising for achieving AuNPs at large scale with controlled shape and geometry without addition of stabilizing agents.

Neste trabalho foram estudadas correlações entre estrutura e propriedades de certos revestimentos baseados em filmes finos cerâmicos, mais especificamente carbeto de vanádio, nitreto de silício e nitreto de titânio sobre titânio. As condições e parâmetros de deposição dos filmes, tais como composição e fluxo dos gases reativos, temperatura do substrato e outras, foram variados para obter filmes com composições, densidades e espessuras convenientes. As características físico-químicas dos filmes foram determinadas mediante a utilização de um grande número de ferramentas analíticas, descritas no texto. A avaliação do comportamento mecânico, tribológico e de resistência à corrosão dos filmes também foram determinadas por um apreciável número de métodos, os quais são descritos em detalhes no texto. Os resultados indicam algumas correlações importantes entre dureza, resistência ao desgaste e resistência à corrosão por um lado, e composição, densidade real e estrutura cristalina, por outro lado. Da mesma forma, foi possível estabelecer fatos novos sobre a adesão de filmes finos a substratos de aço e o transporte de diferentes espécies químicas envolvidas através de estruturas TiN/Ti/aço nitretado. Perspectivas para a continuidade do trabalho de pesquisa aqui relatado são discutidas no capítulo de Conclusões. / We report here on the investigation of correlations between structure and properties of certain coatings based on ceramic thin films, more specifically vanadium carbide, silicon nitride and titanium nitride on titanium. The films deposition conditions and parameters, such as the reactive gases compositions and flux, the substrate temperature during deposition and others, were varied in order to obtain films with convenient composition, density and thickness. The physicochemical characteristics of the films were determined by a large number of analytical techniques, as described in the text. The evaluation of the mechanical, tribologic, and corrosion behavior of the thin film coatings was also determined by a substantial number of techniques, all described in the text. The results indicate some important correlations between hardness, wear and corrosion resistance on one hand, and composition, real density, and crystalline structure on the other hand. In the same lines, it was possible to establish new facts about adhesion of thin film coatings on steel substrates and the transport of the involved chemical species across TiN/Ti/nitrided steel structures. The prospects for continuations of this work are discussed in the Conclusões chapter.

Esta tese trata de filmes finos de materiais dielétricos depositados por sputtering reativo e crescidos termicamente que são analisados por métodos de feixes de íons. Como introdução aos nossos trabalhos, são abordados os princípios da deposição por sputtering com corrente contínua, com rádio-freqüências e em atmosferas reativas. Além disso, são apresentados os princípios de crescimento térmico em fornos clássicos e em fornos de tratamento térmico rápido. Também são descritos em detalhe os métodos análiticos de espectropia de retroespalhamento Rutheford e reações nucleares ressonantes e não-ressonantes para medir as quantidades totais e os perfis de concentração em função da profundidade dos vários isótopos utilizados, bem como o método de difração de raios-X. No que concerne à deposição por sputtering reativo de filmes finos de nitreto de silicio, nitreto de alumínio e nitreto duplo de titânio e alumínio, são estudados os processos de deposição, são caracterizados os filmes desses materiais e são estabelecidas correlações entre características dos filmes e os parâmetros de deposição. Quanto ao crescimento térmico em atmosferas reativas de filmes muito finos de óxido, nitreto e oxinitreto de sílicio, são apresentados modelos para o crescimento dos filmes de óxido de sílicio, é estudada a influência da limpeza do substrato de sílicio nos mecanismos de crescimento dos filmes de óxido de sílicio e são elucidados aspectos dos mecanismos de nitretação térmica do sílicio e de filmes de óxido de sílicio.