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Previous issue date: 2012-08-30 / In this study, we investigated the formation and thermal stability of PMMA ultrathin films of different thicknesses h from 2 to 50 nm deposited on Si wafers. To observe the effects caused by temperature in the surface morphology annealings at predetermined times were performed in air, N2 or vacuum atmospheres, at temperatures above (150 ? C), closed to (100 and 120 ? C) or much below the glass transition temperature Tg at the material. We also studied the effect of pre-irradiation with high-energy ions (300 keV and 2 MeV of H+ and 18 MeV of Au7+) on the stability of the films in vacuum. The as deposited films showed smooth and uniform surfaces, except in a few movies which presented circular holes of sizes between 100 and 300 nm in some regions. We observed a slight crease in the roughness of the films with increasing thickness up to h ~ 10 nm. For films with h> 10 nm, the root mean square roughness (RRMS) tended to stabilize around ~ 0.25 nm. The films maintained in air at ambient temperature showed, in some cases an aging effect with a increase in roughness of up to 20% after 60 days. For short periods, no significant effect was observed RRMS increased in all films treated at temperatures near or above the Tg values for all kinds of atmospheres. The magnitude of variation was however larger for films treated in vacuum. The roughness of the films reached up to three times the initial value after a period of 24h. In general, the thinnest films were more stable in all different environments. This result may be linked to the predominance of polar interactions at the interface (between the native oxide on the silicon surface and COO groups of PMMA) in the ultrathin films. The irradiation with heavy ions increased the roughness of the films for all fluences used. Irradiation with light ions, in the two energies used, accelerated the destabilization of the films at low doses, but generated an improvement in stability in intermediate doses. These effects can be attributed to the types of changes introduced by the ions in each energy regime. For the Au+ ion sputtering and damage are much more pronounced favoring formation of holes in the surface. For H+ ions predominate the diluted effects of secondary electrons that can increase the mobility of the chains via the fission process at low fluences, but eventually favoris crosslinking and stabilization for higher doses / Nesse trabalho foi investigada a forma??o e estabilidade t?rmica de filmes ultrafinos de PMMA de diferentes espessuras (entre 2 e 50 nm) depositados sobre l?minas de Si. Para observar os efeitos ocasionados por tratamento t?rmico nos diferentes ambientes na morfologia da superf?cie, foram realizados recozimentos em tempos pr?-determinados em ar, N2 e v?cuo, em temperaturas acima (150 C?), pr?ximas (100 e 120?C) ou muito abaixo da temperatura de transi??o v?trea Tg nominal do material. Tamb?m foi estudado o efeito de pr?-irradia??o com ?ons de alta energia (300 keV e 2 MeV H+ e 18 MeV Au+) na estabilidade dos filmes para tratamento t?rmico no v?cuo. Os filmes como depositados apresentaram superf?cies lisas e uniformes com exce??o de alguns filmes, em geral mais grossos, que apresentaram buracos circulares de tamanhos entre 100 e 300 nm em algumas regi?es. Observou-se um aumento suave da rugosidade dos filmes com o crescimento da espessura h dos filmes at? h~10 nm. Para filmes com espessura h>10 nm a rugosidade quadr?tica m?dia (RRMS) do filme tendeu a estabilizar em torno de ~0,25 nm. Os filmes mantidos em ar na temperatura ambiente mostraram em alguns casos efeito de envelhecimento com aumentos na rugosidade de at? 20% num per?odo de 60 dias. Para per?odos curtos, n?o se observou um efeito significativo nos filmes. Os filmes que foram tratados em temperatura acima ou pr?ximo da Tg apresentaram crescimento nos valores de RRMS para todos os tipos de atmosferas. A magnitude de varia??o foi, contudo mais acentuado para o v?cuo: a rugosidade dos filmes chegou a alcan?ar um valor at? tr?s vezes o valor inicial ap?s um per?odo de 24h. No geral, os filmes mais finos se mostraram mais est?veis frente aos tratamentos t?rmicos em todos os diferentes ambientes. Esse resultado pode estar vinculado ao predom?nio das intera??es de interface polares (entre o ?xido nativo na superf?cie do sil?cio e os grupos C=O do PMMA) nos filmes ultrafinos. A irradia??o com ?ons pesados aumentou a rugosidade dos filmes para todas as flu?ncias utilizadas. Por sua vez a irradia??o com ?ons leves nas duas energias utilizadas acelerou a desestabiliza??o dos filmes em doses baixas, mas gerou uma melhoria na estabilidade em doses intermedi?rias. Esses efeitos podem ser atribu?dos aos tipos de modifica??es introduzidas pelos ?ons em cada regime de energia. Para os ?ons de Au+ os danos e o sputtering s?o muito mais acentuados, favorecendo forma??o de buracos na superf?cie. Para ?ons de H+, predominam os efeitos dilu?dos dos el?trons secund?rios que podem aumentar a mobilidade das cadeias via processo de cis?o em flu?ncias baixas, mas favorecem a reticula??o e estabiliza??o para doses mais altas.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede2.pucrs.br:tede/3258 |
| Date | 30 August 2012 |
| Creators | Esteves, Christian Roberto Becker |
| Contributors | Papal?o, Ricardo Meurer |
| Publisher | Pontif?cia Universidade Cat?lica do Rio Grande do Sul, Programa de P?s-Gradua??o em Engenharia e Tecnologia de Materiais, PUCRS, BR, Faculdade de Engenharia |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_RS, instname:Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, instacron:PUC_RS |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | -7432719344215120122, 500, 600, -655770572761439785 |
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