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Filmes Finos

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 Finos

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Presentation Transcript

  1. Filmes Finos

  2. 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

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

  4. 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

  5. Óptica para Filmes Finos

  6. Óptica para Filmes Finos • Radiação monocromática • Feixe colimado • Dispersão cromática do feixe

  7. 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

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

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

  10. 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

  11. 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

  12. 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

  13. 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

  14. 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

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

  16. Estudo de MQW Semicondutores

  17. 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

  18. Estudos de Interdufisão • Tratamento térmico à 585oC entre 30 minutos e 4 horas • Coeficiente de interdifusão • Método de Cook-Hilliard (1969)

  19. 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

  20. 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

  21. 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

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

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