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Filmes Finos. 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

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filmes finos2
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 finos5
Filmes Finos
  • Técnicas de deposição à vácuo
    • Sputtering
    • Térmica
    • Feixe de elétrons
    • Reatores de CVD
  • Variação da composição das camadas
filmes finos8
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
ptica para filmes finos10
Óptica para Filmes Finos
  • Radiação monocromática
  • Feixe colimado
  • Dispersão cromática do feixe
difra o de alto ngulo x baixo ngulo
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 4,0o
reflex o de raio x
Reflexão de Raio-x
  • Comportamento semelhante à luz para ângulos inferiores à 4o
  • Varredura -2
  • Lei de Snell
  • Densidade eletrônica das camadas
reflex o de raios x par metros
Reflexão de Raios-x - Parâmetros
  • Espessura
  • Densidade atômica das camadas
  • Qualidade interfacial
    • Rugosidade
    • Interdifusão entre as camadas
teoria de reflex o em multicamadas
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 reflex o em multicamadas17
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
reflex o de raios x rugosidade interfacial
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
reflex o de raios x espessura
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
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
estrat gia do ajuste
Estratégia do Ajuste
  • Escala e o zero
  • Espessura das camadas
  • Rugosidade interfacial
  • Densidade e composição química das camadas
resultados do ajuste
Resultados do Ajuste
  • Amostra original
    • Cap Layer de InP de 20,0 nm  0,5
    • MQW de In0,55Ga0,45As com espessura de 4,2 nm e InP 8,0 nm
    • Todas as camadas foram ajustadas com rugosidades de 0,32 nm
estudos de interdufis o
Estudos de Interdufisão
  • Tratamento térmico à 585oC entre 30 minutos e 4 horas
  • Coeficiente de interdifusão
  • Método de Cook-Hilliard (1969)
refer ncias bibliogr ficas
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, 12a 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
refer ncias bibliogr ficas36
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, 1o 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
refer ncias bibliogr ficas37
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
refer ncias bibliogr ficas38
Referências Bibliográficas
  • Caracterização de Filmes Finos Cristalinos e Amorfos por Reflexão de Raios-x – José Brant de Campos - Tese de Doutorado, PUC-Rio – 1998