estudo da excitação de plasmons com feixes moleculares;
estudos de explosão Coulombiana de moleculas e perfilometria absoluta;
determinação de poderes de freamento em de diversos íons em alvos semi-leves;
estudo da dispersão de energia (straggling) de diferente tipo de íons em filmes de HfO2, ZrO2 e Al2O3.
Física de dispositivos semicondutores:
processos tecnológicos;
defeitos em semicondutores criados durante o processamento;
síntese de novos materiais eletrônicos;
medidas elétricas em micro e nano-estruturas.
Fotoluminescência emitida por nanocristais de Si e Ge formados por implantação iônica e recozimento a alta temperatura em matrizes de SiO2 e Si3N4.
Estudo dos processos de formação e da estrutura de nanocristais de íons (Sn, Pb, Ge) implantados em SiO2/Si e SiO2/SiN/Si.
Filmes de SiO2 crescidos sobre Si e sobre SiN/Si, são implantados com íons de Sn, Ge e Pb e submetidos à tratamento térmico para formar nanoestruturas no interior do SiO2 e nas interfaces. A caracterização microestrutural é feita com as técnicas de RBS, TEM e HRTEM. Usando tratamentos térmicos a diferentes T e diferentes atmosferas, é possível “fabricar” nanoilhas de diversos tamanhos e localizações. Resultados interessantes recentemente obtidos mostram que é possível obter nanocristais de Si unicamente nas interfaces SiO2/Si e SiO2/SiN. Estes resultados tem potencial aplicação na moderna tecnologia de informação (filtros óticos, memórias “flash”, etc).
Investigação de filmes dielétricos nanoscópicos para utilização como dielétrico de porta em dispositivos semicondutores avançados.
Processamento térmico. Estudo de transporte atômico. Passivação com hidrogênio e deutério. Estruturas MOS. Métodos de perfilometria com resolução sub-nanométrica por espalhamento de íons de energias intermediárias e por reações nucleares estreitas em baixas energias. Quantificação e perfilometria do hidrogênio por reação nuclear e dissolução química passo a passo.
Filmes dielétricos crescidos termicamente sobre carbeto de silício. Investigar os mecanismos de crescimento através da mobilidade das espécies O, N, H, C e Si em filmes dielétricos durante o tratamento térmico de c-SiC em atmosferas oxidantes, nitretantes e/ou passivantes utilizando traçagem isotópica e análise com resolução subnanométrica por feixes de íons (NRA, NRP, RBS, LEIS, SIMS). Caracterizar a interface formada pelo filme dielétrico e o substrato de SiC por XPS e AFM. Modelar esses processos.
Filmes dielétricos alternativos depositados sobre carbeto de silício. Investigar a estabilidade térmica através da mobilidade das espécies: metal, O, H, C e Si em filmes dielétricos alternativos ao SiO2 depositados sobre lâminas de carbeto de silício monocristalino durante o tratamento térmico em atmosferas oxidantes (O2), inertes (Ar, vácuo) e/ou passivantes (NO, H2) utilizando traçagem isotópica e análise com alta resolução por feixes de íons (principalmente reações nucleares). Caracterizar a interface formada por XPS, SIMS e AFM.
Caracterização Físico-Química de Nanoestruturas de Materiais Semicondutores. O principal objetivo desse projeto é uma descrição físico-química detalhada de nanocristais semicondutores. Em tal descrição, serão abordados aspectos relacionados à alteração de sua superfície por tratamentos de passivação e funcionalização, além de sua exposição a ambientes oxidantes.
Determinação da composição elementar de alimentos e estudo de mecanismos de transporte iônico em proteínas e células utilizando a técnica de PIXE (Particle-Induced X-ray Emission).
Efeitos da irradiação iônica nas propriedades estruturais de filmes de carbono amorfo hidrogenado
Íons de diferentes átomos e energias são usados para estudar os efeitos da irradiação em filmes de a-C:H bem como em filmes com N e F incorporados durante os processos de deposição. Os estudos são realizados com as técnicas de RBS, reação nuclear, Raman, AFM, nanoindentação e FTIR. Os resultados obtidos mostram que a irradiação modifica a estrutura, a dureza e o módulo de Young dos filmes. Talvez, o resultado mais importante obtido recentemente é o efeito da irradiação sobre a tensão interna, que para doses mais elevadas de íons (N+ e Xe+) é nula. Face a diminuição significativa da tensão interna, atualmente estamos investigando propriedades de adesão e delaminação dos filmes irradiados.
Análise de composição química e distribuição em profundidade dos diversos elementos componentes de nanolaminados de compostos metálicos e multicamadas nanoscópicos.
Métodos de perfilometria com resolução sub-nanométrica por espalhamento de íons de energias intermediárias e por reações nucleares estreitas em baixas energias. Quantificação e perfilometria do hidrogênio por reação nuclear e dissolução química passo a passo.
Implantação iônica de sistemas metálicos, poliméricos e cerâmicos por imersão em plasma.
Caracterização mecânica, eletroquímica e tribológica dos sistemas implantados.
Revestimentos protetores nanoestruturados.
Preparação e caracterização física e mecânica de multicamadas nanoestruturadas de óxidos refratários (Al2O3, TiO2, ZrO2) para revestimento de ferramentas de corte destinadas a usinagem a seco. Investigação das relações entre composição, estrutura e propriedades mecânicas.
Aplicações da implantação iônica na otimização da estabilidade térmica da microestrutura de contatos e interconexões de Al e Cu em dispositivos microeletrônicos.
Os estudos nesta área enfocam o desenvolvimento de pesquisa sistemática, visando a evolução da microestrutura de filmes finos de Al e Cu simulando interconexões metálicas em dispositivos de microeletrônica. Os efeitos da T e da operação em altas densidades de corrente (MA.cm-2) combinam-se aumentando a taxa de criação de vacâncias, direcionando o fluxo de átomos intersticiais através das colisões elétron de condução átomo da rede cristalina (da interconexão). Este fato cria regiões ricas em vacâncias, que crescem até provocar a ruptura da interconexão (falha por eletromigração). Os efeitos da modificação de nanoestrutura das interconexões produzidas por implantação iônica e/ou por processos de tratamento térmico serão agora estudados medindo a condutividade elétrica destas interconexões (testes de vida média).
Nanofios Semicondutores (síntese, modificação, caracterização e aplicações):
síntese de nanofios verticalmente alinhados de ZnO através do método vapor-líquido-sólido (VLS) em substratos de Al2O3, Si, SiO2, ITO/Si, GaN/Si;
dopagem de nanofios de ZnO por implantação iônica;
caracterização de nanofios de ZnO por SEM, HRTEM, AFM, PL, XRD;
medidas elétricas em nanofios individuais e grupos de fios, dopados e não dopados;
"field emission" em nanofios de ZnO crescidos em diferentes padrões; - sensoriamento de luz e gás a base de nanofios de ZnO.
Formação de padrões metálicos para o crescimento seletivo de nanofios semicondutores utilizando técnicas de litografia:
