Estrutura de microlâmpadas energizadas em escala micrométrica (2020)
- Authors:
- Autor USP: CASSIMIRO, VINICIUS ROBERTO DE SYLOS - IF
- Unidade: IF
- Sigla do Departamento: FAP
- DOI: 10.11606/T.43.2020.tde-21012021-121543
- Subjects: ESPECTROSCOPIA DE RAIO X; SISTEMAS MICROELETROMECÂNICOS; FILMES FINOS
- Keywords: MICROELECTROMECHANICAL SYSTEMS; THIN-FILMS; X-RAY SPECTROSCOPY
- Language: Português
- Abstract: Essa tese apresenta um estudo sobre as características estruturais de filmes finos, aplicados como camada de proteção à oxidação em microlâmpadas, assim como as modificações químicas e estruturais induzidas pelo aquecimento decorrente da sua operação. As microlâmpadas estudadas foram produzidas no Grupo de Novos Materiais e Dispositivos (GNMD) da POLI-USP, e têm aplicações em microdispositivos. Sua fabricação consiste na deposição de filmes por Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) e sputtering, sobre substratos de silício. A camada de proteção analisada trata-se de um filme aplicado sobre um pequeno filamento de Cr. Quatro diferentes materiais foram utilizados como camada de proteção: a-SiC, a-SiOxNy, AlN e TiO2 A intensidade e duração da corrente elétrica aplicada ao dispositivo foram variadas (até 50mA e por 10s até 1,0h). A linha de luz LUCIA, do síncrotron SOLEIL (França), utilizada nesse trabalho, possui feixe microfoco (3 x 3 m2), o que permitiu avaliar, por espectroscopia de absorção de raios X (XANES), a microrregião termicamente afetada, exatamente sobre o filamento. Os resultados demonstraram que os filmes de a-SiOxNy e TiO2 (rutilo) são os mais indicados para a aplicação, pois, além de termicamente estáveis, permitem menor dissipação de calor. As camadas de proteção de AlN e a-SiC mostraram alterações estruturais em decorrência do aumento da temperatura com a operação do dispositivo. Para auxiliar no estudo desses materiais, amostras adicionais de filmes finos, crescidos sobre substratos extensos convencionais, foram produzidas e estudadas pelas técnicas: espectroscopia de absorção de raios X (região XANES e EXAFS), fluorescência de raios X com incidência rasante (GIXRF) e espectroscopia de retroespalhamento de Rutherford (RBS).Uma pequena oxidação nos filmes de AlN das microlâmpadas foi observada com o aumento da temperatura e o material apresentou o início de um processo de cristalização em correntes maiores. As camadas de proteção de a-SiC demonstraram oxidação intensa e crescente com o aumento da duração e intensidade da corrente elétrica aplicada à microlâmpada. Adicionalmente, observou-se que o a-SiC apresentou diferenças estruturais na microrregião sobre o filamento, em comparação com um filme de referência, depositado sobre Si. Os resultados obtidos com os filmes finos adicionais indicaram a difusão de Cr e O no a-SiC. Espectros XANES teóricos de estruturas de a-SiC, elaboradas por dinâmica molecular, foram calculados com o software Finite Difference Method Near Edge Structure (FDMNES) com o objetivo de estudar as modificações induzidas pela presença do Cr e O no material. Concluiu-se que a forma construtiva das microlâmpadas resultou em um carbeto de silício, depositado por PECVD, fora das condições ideais, possivelmente devido à presença de uma cavidade abaixo do filamento, que reduziu a temperatura do substrato no momento da deposição. Tais condições, provavelmente, favoreceram a difusão de Cr e O na matriz do carbeto de silício, causando as modificações estruturais observadas.
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- Data da defesa: 14.12.2020
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ABNT
CASSIMIRO, Vinicius Roberto de Sylos. Estrutura de microlâmpadas energizadas em escala micrométrica. 2020. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2020. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-21012021-121543/. Acesso em: 25 maio 2025. -
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Cassimiro, V. R. de S. (2020). Estrutura de microlâmpadas energizadas em escala micrométrica (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-21012021-121543/ -
NLM
Cassimiro VR de S. Estrutura de microlâmpadas energizadas em escala micrométrica [Internet]. 2020 ;[citado 2025 maio 25 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-21012021-121543/ -
Vancouver
Cassimiro VR de S. Estrutura de microlâmpadas energizadas em escala micrométrica [Internet]. 2020 ;[citado 2025 maio 25 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-21012021-121543/ - Zircônia céria mesoporosa para células de combustível e catalisadores
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Informações sobre o DOI: 10.11606/T.43.2020.tde-21012021-121543 (Fonte: oaDOI API)
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