Instrumentação e dispositivos George Machado Jr., Pedro Alpuim Departamento de Física, Universidade do Minho Mestrado em Física – Ramo Física Aplicada, 2013 - 2014

Nanoelectronics: thin film devices group Thin film semiconductor devices, graphene devices http://inl.int/working_groups/20

Instrumentação e Dispositivos Programa ________________________________________ Parte A (Módulo A) Tecnologia de Silício avançada: (i) Integração; (ii) Litografia; (iii) Gravação a seco; (iv) Oxidação e difusão; (v) Metalização; (vi) Deposição de filmes finos; (vii) Micromaquinação em volume e de superfície. Parte B (Módulo B) Dispositivos para aquisição e processamento de sinal: (i) Díodos e transístores bipolares; (ii) O MOSFET e a tecnologia CMOS; (iii) Amplificadores operacionais; (iv) Transdutores (PMT, CCD, outros); (ii) Conversão analogica-digital de sinal: ADC/DAC; (iii) Controlo de sistemas e processos; (iv) Técnicas de detecção síncrona (modulação e detecção de sinais – amplificador Lock-in) Parte C (Módulo C) Sistemas avançados de imagem: (i) Microscopia electrónica de varrimento (SEM); (ii) Miscroscopia de transmissão electrónica (TEM); (iii) Microscopias de sonda de varrimento (SPM); (iv) Microscopia confocal Nota: as tecnologias a abordar de entre as enumeradas acima serão apenas aquelas a que houver acesso directo no ano lectivo em questão.

Avaliação Elaboração de relatórios detalhados das actividades experimentais; Elaboração de protocolos de funcionamento de sistemas para medições específicas; Apresentação e discussão oral, individual, de artigos científicos onde seja relevante a utilização do equipamento em estudo; Resolução de problemas (t.p.c.) Assiduidade às aulas (número máximo de faltas regulamentar)

I&D: Horas de contacto OT Orientação Tutorial 10 h semestrais PL Práticas Laboratoriais 20 h T Teóricas 35 h S Seminário 10 h Trabalho autónomo: 135 Horas (9 h por semana) 1 semestre = 15 semanas

Bibliografia “Physics of Semiconductor Devices”, S.M. Sze, K.K. Ng, 3rd Edition, J. Wiley & Sons Inc., New York (2006) “Principles of Electrical Engineering Materials and Devices”, S.O. Kasap, McGraw-Hill Higher Education, 3rd Edition, Singapore (2006) “An Introduction to Microelectromechanical Systems Engineering”, N. Maluf, Artech House, Boston (1999) “MOSFETS e Amplificadores Operacionais”, J.G. Vieira da Rocha, Netmove Comunicação Global, Lda, Porto (2005) “Introduction to Nanoscience”, S. M. Lindsay, Oxford University Press (2010) “The art of electronics”, P. Horowitz, W. Hill (2nd Edition) Cambridge University Press (1989)

Novos materiais 2D Graphene h-BN MoS2, WS2, MoSe2 1<Eg<2 eV Joaquin.fernandez-rossier@inl.int Nuno Peres – Fisica - UM

Graphene field-effect transistors G-FET INL apresentação Coimbra, 15 de Fevereiro 2009 2 The SLG is on top contacts DS and channel. Raman spectroscopy characterizes each area of the transistors. Channel length 6, 12, 25 um (280) Raman spectroscopy map at 532 nm DEPARTAMENTO FINANCEIRO Nome Apelido

Crescimento / transferência do grafeno INL apresentação Coimbra, 15 de Fevereiro 2009 Crescimento / transferência do grafeno Easy Tube 3000, First Nano. Graphene CVD deposition in 100 mm quartz tube on copper catalyst. 3 The graphene is deposited by thermal CVD. Small and large pieces of copper catalyst can be used. The graphene is transferred by dissolution methods with FeCl3 solution. 1020 °C, H₂:CH₄ 6:1, P = 0.5 Torr. Dissolution of the copper foil in the FeCl3 solution. Cu (25 mm × 25 mm) parts Cu (150 mm x 100 mm) DEPARTAMENTO FINANCEIRO Nome Apelido

Tecnologia de Silício avançada Sala limpa de classe 100 Fotolitografia Optical Litografia Corte

Transferência grafeno INL apresentação Coimbra, 15 de Fevereiro 2009 Transferência grafeno 2 Pre-treatment of the substrate for transfer is done by priming with HMDS to turn the wafer surface hydrophobic After GF transferred we used to dry by N2 blow and followed anneal the water in the interface between substrate and GF. Barcelona, May, 26th 2015 Slide 11/19 DEPARTAMENTO FINANCEIRO Nome Apelido

Sistemas avançados de imagem Microscópio Raman Confocal Grelha TEM coberta com grafeno suspenso Microscópio de Varrimento de Sonda de Ultra-Alto Vácuo Miscroscópio de Transmissão Electrónica de Alta Resolução (HRTEM) com correcção de aberração

Agradecimentos Obrigado pela vossa atenção. Ao Prof. Safa Kasap por disponibilizar as transparências do curso seu livro “Principles of Electrical Engineering Materials and Devices” À Prof. Fátima Cerqueira por disponibilizar os instrumentos do laboratório de fotocondutividade Obrigado pela vossa atenção. Ficamos à vossa espera no próximo ano!