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Filmes Finos
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Camadas com espessura inferior à 10 m –Monocamada –Multicamadas Espessuras da ordem de dezenas de ângstrons –Poços Quânticos Múltiplos de semicondutores –Sistemas magnéticos para armazenamento de dados
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Filmes Finos Técnicas de deposição à vácuo –Sputtering –Térmica –Feixe de elétrons –Reatores de CVD Variação da composição das camadas
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Filmes Finos Pode existir uma correlação entre o subtrato e o filme produzido –Epitaxial –(Des)Casamento entre as estruturas –Tensão normal e lateral –Relaxação –Formação de defeitos pontuais, discordâncias e interdifusão –Rugosidade interfacial
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Óptica para Filmes Finos
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Radiação monocromática Feixe colimado Dispersão cromática do feixe
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Difração de Alto Ângulo X Baixo Ângulo Difração de incidência rasante –Separação entre o substratro e o filme depositado –Varredura com a fonte de raio-x fixa e detector variando –Ângulo de incidência do feixe entre 0,5 e 4,0 o
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Reflexão de Raio-x Comportamento semelhante à luz para ângulos inferiores à 4 o Varredura -2 Lei de Snell Densidade eletrônica das camadas
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Reflexão de Raios-x - Parâmetros Espessura Densidade atômica das camadas Qualidade interfacial –Rugosidade –Interdifusão entre as camadas
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Teoria de Reflexão em Multicamadas Abelés (1948) e Parrat (1954) Teoria dinâmica –Efeito da absorção –Fenômeno de multiplas reflexões Desvio da trajetória de uma onda eletromagnética por uma mudança de índice de refração Equações de Maxwell
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Teoria de Reflexão em Multicamadas Matriz de reflexão com as quatro componentes Cálculo da intensidade do feixe de saída refletido Cálculo recursivo a partir do substrato
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Reflexão de Raios-x Rugosidade Interfacial Vidal e Vicent (1984) Transformação Wronskiana –Interface com rugosidade –Feixes incidente, transmitido e refletido –Reconstitui uma interface perfeita Teorema de Green em um circuito fechado
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Reflexão de Raios-x Espessura Miceli (1986) Distância entre os batimentos da interferência construtiva e destrutiva Precisão de 0,01 nm para um sistema de multicamadas
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Ajuste de Curvas Experimentais Rx-Optic, Avillez e Brant (1998) Parâmetros de entrada –Comprimento de onda –Dados experimentais –Dados para o “chute inicial” –Zero, background inicial e final
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Estratégia do Ajuste Escala e o zero Espessura das camadas Rugosidade interfacial Densidade e composição química das camadas
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Estudo de MQW Semicondutores
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Resultados do Ajuste Amostra original –Cap Layer de InP de 20,0 nm 0,5 –MQW de In 0,55 Ga 0,45 As com espessura de 4,2 nm e InP 8,0 nm –Todas as camadas foram ajustadas com rugosidades de 0,32 nm
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Estudos de Interdufisão Tratamento térmico à 585 o C entre 30 minutos e 4 horas Coeficiente de interdifusão Método de Cook-Hilliard (1969)
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Referências Bibliográficas Optical Properties of Thin Solid Films – O.S. Heavens – Dover Publications – 1965 Sur La Propagation des Ondes Electromagnétiques dans Les Milieux Stratifíes – F. Abelés – Annais de Physique, 12 a série, t.3, p.33, 1948 Surface Studies of Solid by Total Reflection of X- Rays – L. Parrat – Physical Review, vol. 93, No.2, 15 de julho de 1954
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Referências Bibliográficas Metallic Multilayers for X-Ray using Classical Thin Film Theory – B. Vidal e P. Vicent – Applied Optics, Vol. 23, No.11, p.1794, 1 o de junho de 1984 X-Ray Refractive Index: A tool to Determine the Average Composition in Multilayer Strucutures – P.F. Micelli, P. Neummann e H. Zabel – Applied Physics Letters, vol.48, No.1, p.24, 6 de janeiro de 1986
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Referências Bibliográficas A Model for Diffusion on Cubic Lattices and its Applications to the Early Stages of Ordering – H.E. Cook, D. de Fontaine e J.E. Hilliard – Acta Metallurgica, Vol. 17, p.765m 17 de junho de 1969 Effect of Gradient Energy on Diffusion in Gold- silver Alloys - H.E. Cook e J.E. Hilliard - Journal of Applied Physics, Vol. 40, No.5, p.2191, abril de 1969
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Referências Bibliográficas Caracterização de Filmes Finos Cristalinos e Amorfos por Reflexão de Raios-x – José Brant de Campos - Tese de Doutorado, PUC-Rio – 1998
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