Materiais Nanoestruturados Prof. Dante F. Franceschini Filho Laboratório de Filmes Finos.

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1 Materiais Nanoestruturados Prof. Dante F. Franceschini Filho Laboratório de Filmes Finos

2 Materiais para um mundo melhor ! Prof. Dante F. Franceschini Filho Laboratório de Filmes Finos

3 Materiais para um mundo melhor ? Prof. Dante F. Franceschini Filho Laboratório de Filmes Finos

4 Visão geral Monitor LCD Condutores Transparentes Materiais superduros Carbono amorfo hidrogenado. Nanotubos de Carbono: Condutores Transparentes e componente de células solares. Mais sobre filmes DLC

5 LCD

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7 Condutores transparentes MRS Buletin vol. 25 no.8 (2000) Transparent Conducting Oxides – D.S. Ginley and Clark Beight Criteria for Choosing Transparent Conductors – R.G. Gordon Characterization of Transparent |Conducting Oxides – T.J. Coutts, D.L. Young and X. Li

8 Condutores transparentes  =v/E

9 Condutividade vs.transparência

10 Teoria de Drude – elétrons livres reflectância absorbância

11 Reflectância  = 1000 cm 2 V -1 s -1 m * c = 0.3 m e t = 0.5  m

12 Absorbância  = 1000 cm 2 V -1 s -1 m * c = 0.3 m e t = 0.5  m

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14 spray-pyrolysis (SnO 2 ) spray Janelas – Revestimentos Funcionais

15 Sputtering plasma Indium Tim Oxide - FPD - óxido substrato

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18 TiN

19 Adição de N 2

20 Diamante CVD

21 Filamento Quente

22 Aplicações Brocas odontológicas Janelas resistentes à radiação Ferramentas de corte para metais não ferrosos Revestimentos anti-desgaste e anti-atrito ALTA RUGOSIDADE (CRISTAIS DE ~1  m)‏

23 DLC Amorphous Hydrogenated Carbon a-C:H

24 Aplicações de filmes DLC (Diamond-Like Carbon) - Revestimentos protetores mecânicos. Redução do atrito. Proteção contra desgaste. Camadas hifrofóbicas antiadesivas. - Películas de Barreira para gases - Revestimentos antirefletivos para IV. - Dielétricos em integrados ULSI

25 Revestimento anti-adesivo em painéis solares de satélites. No ambiente de ultra-alto-vácuo do espaço, as partes metálicas soldam-se espontaneamente.

26 Células Solares de Silício

27 a-C:H film deposition - PECVD hydrocarbon Vacuum DC Self-bias potential (V B )‏ Gas pressure Main deposition parameters

28 RF-Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition Plasma 13,56 MHz V ---------- ---------- V SB

29 Ion Impact Hardness and Stress

30 a-C:H from noble gas diluted CH 4 plasmas. Capote and Freire Mater. Sci. Eng. B (2004)

31 Nanotubos de Carbono -Vários tipos -Alta razão comprimento/diâmetro (100-1000000) -alta área específica (1500 m 2 /g) -Alta resistência mecânica (100 x aço) -Módulo elástico – (1-2 Tpa) 7 x aço -Condutividade Térmica (6000 W / mK) 2 x diamante -Condutividade Elétrica (10000 S/cm 1000 x maior que fio de cobre)

32 MWNT Prof. F.B. Passos (EQ) Hugo Alvarenga (dout, EQ) Dácio Souza (IC, UFF)

33 SWNT Dacio Souza (IC),, Ingrid Hames (mestr)

34 Condutor Transparente

35 Preparação dos filmes

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38 Caracterização das constantes ópticas in-situ

39 reflectâncias das duas interfaces

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41 In-situ optical characterization of plasma deposited a-C:H films during deposition by CH4 plasmas and erosion by N2-H2 plasmas. Fabiano Pereira (dout.), Dácio Souza (IC)

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53 Ambient-film-substrate model ambient n = 1 k =0 film n 1 k 1 substrate n 2 k 2

54 reflectâncias das duas interfaces M.A. Tamor et al, Appl. Phys. Lett. 1990

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56 Framework for analysis of optical constants of a-C:H films Fabiano Pereira (dout.), Alexandre P. Silva (ex-dout)

57 Fingerprinting of a-C:H films by optical constants a-C:H films taken as an inhomogeneous mixture of three fases: Diamond-like: clustered sp 3 carbon, dense transparent. n = 2.41, k = 0 Polymer-like: hydrogenated carbon, low density, transparent n = 1.5, k=0 Graphite-like: clustered sp 2 carbon, dense, absorbing n=2.47, k=0.41

58 Efective Medium – three components (1-C) – volume fraction of the polymer-like fraction x 1 C – volume fraction of sp 3 clustered phase x 2 C = (1-x 1 ) C – volume fraction of sp 2 clustered phase A.M. Jayannavar, N.Kumar – Phys. Rev. 44 (1991), 12014

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61 MWNT Prof. F.B. Passos (EQ) Hugo Alvarenga (dout, EQ) Dácio Souza (IC, UFF)

62 SWNT Dr. Carlos Sanchez (pós-doc) Dacio Souza (IC),, Ingrid Hames (mestr)

63 Planos Dispersão de nanotubos (Prof. E. Ponzio Quim) Filmes finos para determinação de propriedades ópticas [prof. A.Latge, Ingrid Hames (mestrado)] formação de compósitos nanotubos-a-C:H condutores transparentes (Prof. E. Ponzio – QUI)

64 Filmes Finos por ablação por laser Filmes de carbono duro – 32 GPa! Dr. C. Sanchez (Pós-doc uff), Prof. M. Maia da Costa (PUC) Nanopartículas de Óxido de Eu – C. Sanches, prof. Glauco Maciel (UFF), prof Hugo Luna (UFRJ), prof. C. Fellows (UFF), prof. Dalber Candela (UFF), prof. Renato Guimarães (UFF)

65 condutor transparente comercial

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