O objetivo do presente trabalho foi a fabricação de micro e nanotubos de silício através de métodos eletroquímicos, utilizando como material de partida o silício poroso. Os resultados obtidos durante o desenvolvimento deste trabalho apresentam contribuições significativas nos campo da micro e nanotecnologia, bem como no campo da eletroquímica do silício. Esses resultados mostraram que a formação dos microtubos é sensível às variações do pH, tipo e concentração dos oxidantes, tempo de corrosão, espessura das camadas porosas e tratamento prévio da superfície polida das amostras com alumínio e posterior recozimento térmico. A análise estrutural, via microscopia eletrônica de varredura (MEV), mostra que os microtubos de silício (MTS) podem ser formados em valores de pH entre 5,5 a 7,5, dependendo do tipo e concentração dos oxidantes. A análise da composição química dos MTS, realizada mediante a espectroscopia por dispersão de energia (EDS). Os resultados da espectroscopia Raman indicaram que as estruturas são tubos de Silício, cuja estequiometria é a mesma que a do cristal de Silício. Foi demonstrada a possibilidade de formação de microtubos metálicos através do controle das condições químicas e eletroquímicas da solução, utilizadas na formação das estruturas tubulares de silício. A condição da solução eletroquímica com nível de pH 6,5 permitiu formar microtubos de níquel, enquanto que estruturas tubulares de manganês foram obtidas em soluções com nível de pH 7,5. Em ambos os casos, foram utilizados agentes oxidantes originados de sais de níquel e manganês, respectivamente. Os resultados indicam que o processo de formação destas estruturas acontece por efeito do deslocamento galvânico. Os resultados apresentados neste trabalho são completamente inéditos e mostram-se vantajosos em relação àqueles reportados na literatura, já que estes últimos são obtidos mediante processos de alto custo que requerem sofisticados equipamentos, enquanto os microtubos de silício obtidos mediante técnicas eletroquímicas, aqui usadas, são de baixo custo e fácil montagem. / The aim of this work was to fabricate micro and nanotubes of silicon, through electrochemical methods and using the porous silicon as starting material. The results achieved during the development of this work present significant contributions into the micro and nanotechnology field, as well as in the silicon electrochemistry field. The obtained results have shown that the formation of the microtubes is sensitive to variations of pH, type and concentration of the oxidants, time of corrosion, thickness of the porous layers, and previous treatment of the polished silicon surface with aluminum and subsequent thermal annealing. The results of the structural analysis by scanning electron microscopy (SEM) show that the silicon microtubes can be formed at pH values ranging between 5,5 and 7,5, depending on the type and concentration of the oxidants. The chemical analysis upon the composition of these silicon tubular structures was carried out by Energy Dispersion Spectroscopy (EDS). Raman spectroscopy results indicated that the tubular structures are silicon tubes, whose stoichiometric structure is similar to the silicon crystal. The possibility of formation of metallic microtubes, just by controlling the chemical and electrochemical conditions of the etching solution used to form the silicon tubular structures was shown. The electrochemical condition of the solution with level of pH 6,5 allowed the formation of nickel microtubes structures, and the formation of manganese tubular structures was obtained in solutions with pH of 7,5. In both cases there have been used oxidants agents originated from nickel and manganese salts, respectively. The results indicate that the formation process of these metallic structures happens by a galvanic displacement process. The results presented in this work are completely unpublished and reveal advantageous in relation to those reported in literature because these last ones are obtained by using high cost processes which require sophisticated equipment, while the silicon microtubes obtained by electrochemical techniques used in the present work are of low cost and of easy assembly.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-20082010-154954 |
| Date | 21 June 2010 |
| Creators | Huanca, Danilo Roque |
| Contributors | Salcedo, Walter Jaimes |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | Tese de Doutorado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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