Filmes Finos

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

Filmes Finos Técnicas de deposição à vácuo –Sputtering –Térmica –Feixe de elétrons –Reatores de CVD Variação da composição das camadas

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

Óptica para Filmes Finos

Radiação monocromática Feixe colimado Dispersão cromática do feixe

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

Reflexão de Raio-x Comportamento semelhante à luz para ângulos inferiores à 4 o Varredura  -2  Lei de Snell Densidade eletrônica das camadas

Reflexão de Raios-x - Parâmetros Espessura Densidade atômica das camadas Qualidade interfacial –Rugosidade –Interdifusão entre as camadas

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

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

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

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

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

Estratégia do Ajuste Escala e o zero Espessura das camadas Rugosidade interfacial Densidade e composição química das camadas

Estudo de MQW Semicondutores

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

Estudos de Interdufisão Tratamento térmico à 585 o C entre 30 minutos e 4 horas Coeficiente de interdifusão Método de Cook-Hilliard (1969)

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

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

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

Referências Bibliográficas Caracterização de Filmes Finos Cristalinos e Amorfos por Reflexão de Raios-x – José Brant de Campos - Tese de Doutorado, PUC-Rio – 1998