mt-203 ciência e tecnologia de filmes finos

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

MT-203 Ciência e Tecnologia de Filmes Finos 2

FILME


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Perfilometria


Vídeo Youtube: https://youtu.be/MvGH8nw16_g

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AFM - Microscopia de Força Atômica


→ Rugosidade

→ Distribuição de tamanho de grãos



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MEV e MET – Microscopia Eletrônica de Varredura/Transmissão


→ Morfologia Superficial

→ Morfologia Transversal

→ Composição (EDS)



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DRX – Difração de Raios-X


→ Estrutura das fases cristalinas

→ Tamanhos de grãos

→ Tensões e parâmetros de rede

→ Textura orientacional



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Espectroscopia Raman




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→ Modos vibracionais

→ Estruturas das fases cristalinas

→ Ligações e defeitos químicos

→ Fases e polimorfismo

→ Contaminação e impurezas


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



Inte

nsi

dade (

u.

a.)

Altura do pico


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Vídeo youtube: https://youtu.be/kinwOoDP9Ck

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Espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS)


→ Composição superficial

→ Ligações químicas

→ Camadas de até 10 nm.


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)


→ Composição superficial

→ Ligações químicas

→ Camadas de até 10 nm.


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)


→ Composição em perfil


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

https://doi.org/10.1016/j.aca.2017.07.042


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4-Pontas

Propriedades elétricas/eletrônicas

→ Resistividade de folha



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4-Pontas


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


I


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Ensaio de Elipsometria


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


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)


INSTITUTO TECNOLÓGICO

DE AERONÁUTICA

Obrigada!

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