MT-203 Ciência e Tecnologia de Filmes Finos
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INSTITUTO TECNOLÓGICO
DE AERONÁUTICA
MT-203
Ciência e Tecnologia de Filmes Finos
Prof. Douglas Leite
Estágio Docência
Bárbara Damasceno / Regiane Santana
Laboratório de Plasmas e Processos
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Perfilometria
Propriedades Estruturais
→ Espessura
→ Rugosidade
→ Tensão residual
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FILME
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Perfilometria
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Vídeo Youtube: https://youtu.be/MvGH8nw16_g
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AFM - Microscopia de Força Atômica
Propriedades Estruturais
→ Rugosidade
→ Distribuição de tamanho de grãos
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MEV e MET – Microscopia Eletrônica de Varredura/Transmissão
Propriedades Estruturais
→ Morfologia Superficial
→ Morfologia Transversal
→ Composição (EDS)
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DRX – Difração de Raios-X
Propriedades Estruturais
→ Estrutura das fases cristalinas
→ Tamanhos de grãos
→ Tensões e parâmetros de rede
→ Textura orientacional
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Espectroscopia Raman
Propriedades Estruturais
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Espectroscopia Raman
Propriedades Estruturais
→ Modos vibracionais
→ Estruturas das fases cristalinas
→ Ligações e defeitos químicos
→ Fases e polimorfismo
→ Contaminação e impurezas
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Deslocamento da posição do pico
tensão
Largura do pico
Cristalinidade do material
Posição do pico Estrutura molecular
Concentração
Da substância
Inte
nsi
dade R
am
an
Deslocamento Raman (cm-1)
Tensão
compressiva
Tensão de
tração
520 cm-1
Deslocamento Raman (cm-1)
Deslocamento Raman (cm-1)
Inte
nsi
dade (
u.
a.)
Altura do pico
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Espectroscopia Raman
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Vídeo youtube: https://youtu.be/kinwOoDP9Ck
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Espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS)
Propriedades Estruturais
→ Composição superficial
→ Ligações químicas
→ Camadas de até 10 nm.
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Espectro de uma
amostra de silício
Detector de
elétrons
Analisador da energia
de elétrons (0-1,5 kV)
Fotoelétrons que escapam
apenas da superfície da
amostra (<1,5 kV)
Amostras normalmente sólidas devido a
necessidade de ultra alto vácuo (<10-8 Torr)
Amostra de silício
elétrons
Lentes
Feixe de raios
X colimados
loadlock
Bomba de vácuoRaios X
Monocromador
Detector
Magazine
Controle de vácuo
https://www.nottingham.ac.uk/nmrc/facilities/xps/x-ray-photoelectron-spectroscopy-xps.aspx
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Espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS)
Propriedades Estruturais
→ Composição superficial
→ Ligações químicas
→ Camadas de até 10 nm.
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EFEITO FOTOELÉTRICO
Efóton = hv
2 eV é requerido para ejetar elétrons
Sem
elétrons
Raios X Fotoelétrons
DEPTH PROFILE
Raios X Fotoelétrons
ESPECTRO
http
s://xpssim
plifie
d.c
om
/w
hatisx
ps.p
hp
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Espectroscopia de massa de íons secundários (SIMS)
Propriedades Estruturais
→ Composição em perfil
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Íons
primáriosÍons secundários
amostra
detector
Espectrômetro
de massaAnalisador
De energia
Imagem
Depth profile
Espectro de massa
Íons secundários
Inclusão de
íons primáriosSuperfície da amostraTempo de perfil de profundidade (s)
Inte
nsi
dade (
conta
gens)
doi.org/10.1007/978-0-387-92897-5_1218
https://www.semitracks.com/reference-material/failure-and-yield-analysis/failure-analysis-materials-characterization/secondary-ion-
mass-spectrometry.php
doi.org/10.1016/j.aca.2017.07.042
https://www.cameca.com/products/sims/technique
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4-Pontas
Propriedades elétricas/eletrônicas
→ Resistividade de folha
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4-Pontas
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Vídeo Youtube: https://youtu.be/I6Sq01_20qc
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Hall (Efeito hall)
Propriedades elétricas/eletrônicas
→ Densidade de portadores
→ Tipo de portador majoritário (e- ou h+)
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Transmitância (T%) e Reflectância (R%)
Propriedades ópticas
→ Índice de refração
→ GAP (filmes semicondutores)
→ Outras propriedades - Espessura
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Ensaio de Elipsometria
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Propriedades ópticas
→ Índice de refração
→ Gap (filmes semicondutores)
→ Outras propriedades – Espessura, composição, rugosidade superficial
Ψ =|𝑟𝑝|
|𝑟𝑠|
Δ = 𝛿𝑟𝑝 − 𝛿𝑟𝑠
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Nanodureza
Propriedades Mecânicas
→ Dureza
→ Elasticidade
→ Aderência
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htt
ps:
//ale
mnis
.com
/in
denta
tion/
Substrato rígido
Indentador
Amostra
P
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Scratch Test
Propriedades Mecânicas
→ Adesão do filme
→ Propriedades tribológicas
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Balança de Quartzo
Monitoramento de Deposição
→ Taxa de deposição instantânea
→ Espessura acumulada
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Interferência óptica (reflexão/refração)
Monitoramento de Deposição
Interferência óptica (reflexão/refração) com ou sem elipsometria
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RHEED – Difração de elétrons de alta energia
Monitoramento de deposição
→ Energia de 10 a 100 KeV
→ Informação somente da última camada atômica do filme (incidência rasante)
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