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Characterization of magnetron co-sputtered W-doped C-based films

Silva, C. W. Moura e; Branco, J. R. T.; Cavaleiro, A.
Fonte: Universidade de Coimbra Publicador: Universidade de Coimbra
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: aplication/PDF
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47.994287%
In this paper, W-doped C-based coatings were deposited on steel and silicon substrates by RF magnetron sputtering, using W and C targets, varying the cathode power applied to the W target and the substrate bias. The chemical composition was varied by placing the substrates in a row facing the C and W targets. W content in the films increased from 1 to 2 at.% over the C target to ~ 73 at.% over the W target. The coatings with W content lower than ~ 12 at.% and ~ 23 at.%, for biased and unbiased conditions, respectively, showed X-ray amorphous structures, although carbide nanocrystals must exist as shown by the detection of the WC1-x phase in films with higher W content. C-rich films were very dense and developed a columnar morphology with increasing W content. An improvement in the hardness (from 10 GPa, up to 25 GPa) of the films was achieved either when negative substrate bias was used in the deposition, or when the WC1-x phase was detected by X-ray diffraction. The adhesion of the coatings is very low with spontaneous spallation of those deposited with negative substrate bias higher than 45 V. Varieties in cathode power (90 W or 120 W) applied to the W target showed no observable influence on the characteristics of the films.; http://www.sciencedirect.com/science/article/B6TW0-4KXVCT6-6/1/a285b093ad366f2b40c4eb884a4442c6

Structural-electronic aspects related to the near-infrared light emission of Fe-doped silicon films

GALLO, I. B.; ZANATTA, Antônio Ricardo
Fonte: PERGAMON-ELSEVIER SCIENCE LTD Publicador: PERGAMON-ELSEVIER SCIENCE LTD
Tipo: Artigo de Revista Científica
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48.014966%
The need of efficient (fast and low consumption) optoelectronic devices has always been the driving force behind the investigation of materials with new or improved properties. To be commercially attractive, however, these materials should be compatible with our current micro-electronics industry and/or telecommunications system. Silicon-based compounds, with their matured processing technology and natural abundance, partially comply with such requirements-as long as they emit light. Motivated by these issues, this work reports on the optical properties of amorphous Si films doped with Fe. The films were prepared by sputtering a Si+Fe target and were investigated by different spectroscopic techniques. According to the experimental results, both the Fe concentration and the thermal annealing of the samples induce changes in their atomic structure and optical-electronic properties. In fact, after thermal annealing at similar to 750 degrees C, the samples partially crystallize with the development of Si and/or beta-FeSi(2) crystallites. In such a case, certain samples present light emission at similar to 1500 nm that depends on the presence of beta-FeSi(2) crystallites and is very sensitive to the annealing conditions. The most likely reasons for the light emission (or absence of it) in the considered Fe-doped Si samples are presented and discussed in view of their main structural-electronic characteristics. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.; Brazilian agency FAPESP; Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP); Brazilian agency CNPq; Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Photoluminescence in silicon/silicon oxide films produced by the Pulsed Electron Beam Ablation technique

Araya, M.; Diaz-Droguett, D. E.; Ribeiro, M.; Albertin, K. F.; Avila, J.; Fuenzalida, V. M.; Espinoza, R.; Criado, D.
Fonte: ELSEVIER SCIENCE BV; AMSTERDAM Publicador: ELSEVIER SCIENCE BV; AMSTERDAM
Tipo: Artigo de Revista Científica
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48.16534%
In this work we report studies of the photoluminescence emission in samples based on Si/SiOx films deposited by the Pulsed Electron Beam Ablation (PEBA) technique. The samples were prepared at room temperature using targets with different Si/SiO2 concentrations. The samples were characterized using X-ray Absorption Edge Spectroscopy (XANES) at the Si-K edge, Raman spectroscopy, Photoluminescence (PL) and X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS). The concentration of a-Si and nc-Si in the film was dependent on the silicon concentration in the target. It was also observed that the PL is strongly dependent on the structural amorphous/crystalline arrangement. Crown Copyright (C) 2011 Published by Elsevier B.V. All rights reserved.; Chilean agency CONICYT [11085026]; Chilean agency CONICYT

Estudo da viabilidade de fabricação de dispositivos semicondutores baseados em filmes de carbeto de silício crescidos por PECVD.; Study of the viability of production of semiconductors devices based on silicon carbide films grown by PECVD.

Oliveira, Alessandro Ricardo de
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 31/08/2006 PT
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58.733887%
Neste trabalho é estudada a viabilidade de produção de dispositivos eletrônicos baseados em filmes semicondutores de carbeto de silício estequiométrico (a-Si0,5C0,5:H) obtidos por deposição química por vapor assistida por plasma, PECVD. A proposta do projeto envolve a realização de uma série de trabalhos que permitam avaliar as potencialidades do a-SiC:H para a fabricação de dispositivos semicondutores simples. Deste modo, desenvolvemos as principais etapas para a construção de dispositivos, as quais envolveram a dopagem elétrica por diferentes técnicas com a utilização de diferentes elementos dopantes, a corrosão seletiva por plasma e a obtenção um dielétrico apropriado e compatível com a tecnologia do SiC, bem como o desenvolvimento de processos de cristalização, que podem se mostrar fundamentais para melhorar as propriedades dos filmes de a-SiC:H. Com tais processos aprimorados, fabricamos estruturas MOSiC (metal-óxidocarbeto de silício) a partir do SiC cristalizado, utilizando como dielétrico de porta o SiO2 crescido por oxidação térmica (seca e úmida) dos próprios filmes de carbeto de silício cristalizados. Essas estruturas apresentaram o comportamento típico de um capacitor MOS, com regiões de acumulação...

Desenvolvimento de micropontas de silício com eletrodos integrados para dispositivos de emissão por efeito de campo.; Development of silicon microtips with integrated electrical contacts for field emission devices.

Barros, Alex de Lima
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 07/08/2007 PT
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48.1117%
Este trabalho apresenta um método de fabricação de micropontas de silício que já contém os contatos elétricos integrados à sua estrutura. O processo de fabricação das microestruturas é o foco desta pesquisa e nossa motivação futura é desenvolver dispositivos para emissão eletrônica por efeito de campo (Field Emission Devices - FED. O método em questão baseia-se: (i) no underetch anisotrópico, que ocorre em substratos de silício (100) quando orientados de maneira conveniente, em solução de KOH; (ii) na utilização de filme de oxinitreto de silício (SiOxNy), que visa o mascaramento no processo de corrosão durante a formação das micropontas e também, o suporte mecânico para as trilhas metálicas que formam o eletrodo de polarização. Tal material, obtido por Deposição Química a Vapor assistida por Plasma (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition - PECVD), apresenta baixo stress interno e tem a função de isolar eletricamente os eletrodos do substrato de Si. Esse filme de SiOxNy viabilizou a obtenção de trilhas autosustentadas, planas e lisas, com dimensões de até 6 milímetros. Através de técnicas convencionais de fotolitografia construímos contatos elétricos de cromo auto-alinhados sobre as micropontas. Metodologicamente definimos e caracterizamos...

Propriedades ópticas de filmes finos de silício amorfo hidrogenado dopados com érbio; Optical properties of Er-doped hydrogenated amorphous silicon thin films

Oliveira, Victor Inacio de
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 20/09/2005 PT
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48.659614%
Em função de suas potenciais aplicações tecnológicas (células solares, TFT- transistores de filme fino, etc.), o estudo de semicondutores amorfos tem despertado o interesse da comunidade científica desde o final da década de 70. Mais recentemente, este interesse foi renovado com a perspectiva de se produzirem dispositivos emissores de luz totalmente baseados no silício e em sua bem estabelecida tecnologia (micro-)eletrônica. Dentre as principais abordagens adotadas para a obtenção de materiais luminescentes à base de silício, destaca-se aquela envolvendo sua dopagem com íons terra-rara e/ou metais de transição, por exemplo. Tendo isto por base, este trabalho diz respeito ao preparo e posterior caracterização de filmes finos de silício amorfo hidrogenado (a-SiH) dopados com o íon E3+. Todos os filmes considerados neste estudo foram preparados pela técnica de sputtering de rádio freqüência, em uma atmosfera controlada de argônio e hidrogênio. Com o objetivo de se investigar a influência exercida pela temperatura na estrutura atômica e composição química nos processos ópticos destes filmes, todos foram submetidos a tratamentos térmicos cumulativos até 700 oC. Para isto, os filmes foram caracterizados pelas técnicas de espalhamento Raman...

Estudo das propriedades estruturais e ópticas em materiais nanoestruturados a base de silício.; Study of structural and optical properties in nanostructured silicon based films.

Ribeiro, Márcia
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 11/05/2009 PT
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89.07307%
Esta tese de doutorado tem por objetivo aprofundar as pesquisas realizadas no mestrado, a saber, da caracterização e estudo das propriedades estruturais e ópticas de filmes de oxinitreto de silício (SiOxNy:H) ricos em silício depositados pela técnica de deposição química a vapor assistida por plasma a baixa temperatura (PECVD). Os resultados obtidos no mestrado indicaram que os filmes de SiOxNy:H ricos em silício apresentam emissão luminescente na faixa do visível cuja intensidade e freqüência de emissão estão em correlação com o excesso de silício. Os resultados sugeriram que o excesso de silício na matriz do SiOxNy:H estava disposto na forma de aglomerados de silício de dimensões nanométricas responsáveis por efeitos de tamanho quântico bem como a estados radiativos na interface dos aglomerados com a matriz isolante. Neste trabalho a fim de avaliar o efeito da separação de fases, do tamanho quântico, e da interface, foram produzidos sistemas nanoestruturados a base de silício com total e parcial separação de fases para caracterizar e analisar suas propriedades ópticas e estruturais e compará-las com as dos filmes ricos em silício. Assim foram produzidas multicamadas de a-Si:H de poucos nanômetros de espessura com materiais dielétricos. Em algumas destas multicamadas foi promovida a mistura parcial das camadas por meio de bombardeamento iônico. O estudo nas estruturas de multicamadas permitiu caracterizar e analisar as propriedades estruturais e ópticas de materiais nanoestruturados com total e parcial separação de fases para posteriormente contrastá-los com as características dos filmes de oxinitreto de silício ricos em silício. A fim de analisar a influência da interface nas propriedades ópticas destes sistemas as multicamadas foram fabricadas com dois dielétricos diferentes: o óxido de silício e o ni treto de silício. A espessura das camadas dielétricas foi mantida fixa entanto que a das camadas de silício foi variada para avaliar efeitos de confinamento no silício. A caracterização foi feita utilizando técnicas de absorção óptica no UV-Vis...

Estudo espectroscópico de filmes de SiFe; Spectroscopic study of SiFe films

Gallo, Ivan Braga
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 01/07/2010 PT
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48.31106%
Na busca por novos materiais opto-eletrônicos, vários têm sido os compostos estudados. Dentre os mais interessantes destacam-se aqueles que apresentam compatibilidade com a atual indústria (micro-) eletrônica e/ou de tele-comunicações. Dentro deste contexto ocupam posição privilegiada compostos à base de silício e sob a forma de filmes finos de modo a possibilitar sua integração e aplicação em larga escala. Motivado por estes aspectos, o presente trabalho diz respeito à investigação de filmes finos do sistema Si+Fe com emissão na região do infravermelho. Assim sendo, filmes de silício amorfo hidrogenado (a-Si:H) e não-hidrogenado (a-Si), dopados com diferentes concentrações de Fe, foram depositados pela técnica de sputtering de rádio frequência. Após o processo de deposição, os filmes foram submetidos a tratamentos térmicos (em atmosfera de argônio) a 300, 450, 600, 750, e 900 oC por 15min (cumulativo), e a 800 oC por 2h (não-cumulativo). As amostras assim obtidas foram sistematicamente investigadas por intermédio de diferentes técnicas espectroscópicas: composicional (EDS - Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy), de transmissão óptica na região do visível-infravermelho próximo (VIS-NIR), de espalhamento Raman...

Microcavidades ópticas à base de silício: projeto, confecção e propriedades; Silicon based optical microcavities: project, construction and properties

Gallo, Ivan Braga
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 26/09/2014 PT
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48.053276%
Estruturas fotônicas à base de silício têm despertado grande interesse por permitirem uma perfeita integração entre processos ópticos e eletrônicos em um único chip. Além de compatíveis com a atual indústria microeletrônica, acredita-se, que tais estruturas possam aumentar consideravelmente a velocidade de processamento de informações. Uma microcavidade óptica é um exemplo de estrutura fotônica simples. Feita à base de silício, e dopada com íons terra-rara, tal microcavidade pode intensificar a emissão gerada pelo íon e resultar em um dispositivo de importância tecnológica. O projeto-construção deste tipo de microcavidade deve considerar a sua região de funcionamento e os materiais a serem utilizados. Deve contemplar, ainda, algumas condições externas que, eventualmente, possam alterar o seu funcionamento. Uma dessas condições é descrita pelo chamado coeficiente termo-óptico que indica a dependência do índice de refração com a temperatura. Dentro desse contexto a presente Tese de Doutorado foi dedicada ao estudo de microcavidades ópticas com janelas de transmissão em 650 nm e em 1550 nm – correspondendo às regiões de menores perdas de fibras ópticas de plástico e de sílica. As microcavidades compreenderam espelhos de Bragg [camadas alternadas de silício amorfo (a-Si) e nitreto de silício amorfo (a-SiN)]...

Filmes de SiO2 depositados e crescidos termicamente sobre SiC : caracterização físico-química e elétrica; SiO2 films deposited and thermally grown on SiC: Electrical and physicochemical characterization

Pitthan Filho, Eduardo
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Sul Publicador: Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Tipo: Dissertação Formato: application/pdf
POR
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48.73661%
O carbeto de silício (SiC) é um semicondutor com propriedades adequadas para substituir o silício em dispositivos eletrônicos em aplicações que exijam alta potência, alta freqüência e/ou temperatura. Além disso, um filme de dióxido de silício (SiO2) pode ser crescido termicamente sobre o SiC de maneira análoga a sobre silício, permitindo que a tecnologia já existente para a fabricação de dispositivos utilizando Si possa ser adaptada para o caso do SiC. No entanto, filmes crescidos termicamente sobre SiC apresentam maior densidade de defeitos eletricamente ativos na região interfacial SiO2/SiC que no SiO2/Si. Assim, compreender a origem e os parâmetros que afetam essa degradação elétrica é um importante passo para a tecnologia do SiC. A primeira parte deste trabalho teve como objetivo compreender o efeito de parâmetros de oxidação (pressão de oxigênio e tempo de oxidação) no crescimento térmico de filmes de dióxido de silício sobre substratos de carbeto de silício. As oxidações foram realizadas em ambiente rico em 18O2 e a influência na taxa de crescimento térmico dos filmes de Si18O2 e nas espessuras das regiões interfaciais formadas entre o filme dielétrico e o substrato foram investigadas utilizando análises por reação nuclear. Para correlacionar as modificações nas propriedades investigadas com as propriedades elétricas das amostras...

Optical, mechanical and surface properties of amorphous carbonaceous thin films obtained by plasma enhanced chemical vapor deposition and plasma immersion ion implantation and deposition

Turri, Rafael G.; Santos, Ricardo M.; Rangel, Elidiane C.; Da Cruz, Nilson C.; Bortoleto, José R.R.; Dias Da Silva, José H.; Antonio, César Augusto; Durrant, Steven F.
Fonte: Universidade Estadual Paulista Publicador: Universidade Estadual Paulista
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: 474-481
ENG
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48.303237%
Diverse amorphous hydrogenated carbon-based films (a-C:H, a-C:H:F, a-C:H:N, a-C:H:Cl and a-C:H:Si:O) were obtained by radiofrequency plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) and plasma immersion ion implantation and deposition (PIIID). The same precursors were used in the production of each pair of each type of film, such as a-C:H, using both PECVD and PIIID. Optical properties, namely the refractive index, n, absorption coefficient, α, and optical gap, ETauc, of these films were obtained via transmission spectra in the ultraviolet-visible near-infrared range (wavelengths from 300 to 3300 nm). Film hardness, elastic modulus and stiffness were obtained as a function of depth using nano-indentation. Surface energy values were calculated from liquid drop contact angle data. Film roughness and morphology were assessed using atomic force microscopy (AFM). The PIIID films were usually thinner and possessed higher refractive indices than the PECVD films. Determined refractive indices are consistent with literature values for similar types of films. Values of ETauc were increased in the PIIID films compared to the PECVD films. An exception was the a-C:H:Si:O films, for which that obtained by PIIID was thicker and exhibited a decreased ETauc. The mechanical properties - hardness...

Desenvolvimento de processos de deposição de filmes filmes sobre substratos polimericos fotopolimerizdos; Development of process of deposition of thin films on photopolymerization polymeric substrats

Adalena Kennedy Vieira
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 29/11/2007 PT
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48.59034%
Em todo o mundo inicia-se uma nova era. A qualidade de vida e segurança dependem cada vez mais da capacidade de toda humanidade em resolver problemas cada dia mais complexos e demorados. Com o advento da comunicação e a globalização o tempo cada vez mais torna-se um bem escasso e precioso. Os materiais semicondutores usados para desempenhar as funções lógicas e de memória de alta velocidade utilizados no processamento de informação e hardware de armazenagem são os materiais mais difíceis de serem produzidos. Com relação a estes materiais nesta indústria, a capacidade de transformação é enorme, pois o que era o equipamento mais moderno num piscar de olhos passa a ser obsoleto. Assim, avanços nas áreas de tecnologias de informação estão relacionados a avanços em semicondutores e conseqüentemente em materiais. Conforme aumenta a funcionalidade dos chips, aumentam também substancialmente as alternativas para melhorá-los, porque a demanda por este produto não para de crescer e aumenta exponencialmente com relação à população que os consome. Para satisfazer à demanda por densidades mais elevadas nos chips, serão necessárias novas tecnologias de empacotamento e interconexão e a integração destas com toda a tecnologia microeletrônica. É...

Desenvolvimento de dispositivos baseados em substrato de GaAs com passivação por plasma ECR; Development of devices based on GaAs substrate with passivation by ECR plasma

Leonardo Breseghello Zoccal
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 05/12/2007 PT
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47.92779%
Este trabalho apresenta um método simples de passivação de superfícies semicondutoras III-V de substratos de arseneto de gálio (GaAs) e de heteroestruturas de fosfeto de gálio-índio sobre arseneto de gálio (InGaP/GaAs), que são utilizados em transist res de efeito de campo, MESFET (Metal-Semiconductor Field Effect Transistor) e MISFET Metal-Insulator-Semiconductor Field Effect Transistor), e transistores bipolares de heterojunção (HBT), respectivamente. O processo de passivação visa à máxima redução da densidade de estados de superfícies semicondutoras para níveis menores que 1012 cm-2. A alta densidade de estados na superfície do GaAs provoca corrente de fuga nas regiões ativas dos transistores MESFET e HBT, reduzindo o desempenho destes dispositivos. Além disso, impossibilita a formação de dispositivos MISFET sobre os substratos de GaAs, devido à alta densidade de estados na região da interface isolante-semicondutor. Para o estudo da passivação de superfícies, filmes de nitreto de silício (SiNX) são depositados diretam nte por plasma ECR-CVD (Electron Cyclotron Resonance - Chemical Vapor Deposition) sobre substratos de GaAs e heteroestruturas do tipo InGaP/GaAs. Os plasmas ECR foram analisados por espectroscopia de emissão óptica (OES)...

High-rate deposition of nano-crystalline silicon thin films on plastics

Marins, Emílio Sérgio; Guduru, Virendra; Ribeiro, Miguel; Cerqueira, M. F.; Bouattour, Ali; Alpuim, P.
Fonte: Wiley-VCH Publicador: Wiley-VCH
Tipo: Pré-impressão
Publicado em 21/01/2011 ENG
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58.34845%
Nanocrystalline silicon (nc-Si:H) is commonly used in the bottom cell of tandem solar cells. With an indirect bandgap, nc-Si:H requires thicker (∼1 µm) films for efficient light harvesting than amorphous Si (a-Si:H) does. Therefore, thin-film high deposition rates are crucial for further cost reduction of highly efficient a–Si:H based photovoltaic technology. Plastic substrates allow for further cost reduction by enabling roll-to-roll inline deposition. In this work, high nc-Si:H deposition rates on plastic were achieved at low substrate temperature (150 °C) by standard Radio-frequency (13.56 MHz) Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition. Focus was on the influence of deposition pressure, inter-electrode distance (1.2 cm) and high power coupled to the plasma, on the hydrogen-to-silane dilution ratios (HD) necessary to achieve the amorphous-to-nanocrystalline phase transition and on the resulting film deposition rate. For each pressure and rf-power, there is a value of HD for which the films start to exhibit a certain amount of crystalline fraction. For constant rf-power, this value increases with pressure. Within the parameter range studied the deposition rate was highest (0.38 nm/s) for nc-Si:H films deposited at 6 Torr, 700 mW/cm2 using HD of 98.5 %. Decreasing the pressure to 3 Torr (1.5 Torr) and rf-power to 350 mW/cm2 using HD – 98.5 % deposition rate is 0.12 nm/s (0.076 nm/s). Raman crystalline fraction of these films is 72...

Study of the piezoresistivity of doped nanocrystalline silicon thin films

Gaspar, J.; Gieschke, P.; Ehling, C.; Kistner, J.; Gonçalves, N. J.; Vasilevskiy, Mikhail; Paul, O.; Alpuim, P.
Fonte: American Institute of Physics Publicador: American Institute of Physics
Tipo: Artigo de Revista Científica
Publicado em /06/2011 ENG
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58.548613%
The piezoresistive response of n- and p-type hydrogenated nanocrystalline silicon thin films, deposited by hot-wire (HW) and plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) on thermally oxidized silicon wafers, has been studied using four-point bending tests. The piezoresistive gauge factor (GF) was measured on patterned thin-film micro-resistors rotated by an angle θ with respect to the principal strain axis. Both longitudinal (GFL) and transverse (GFT) GFs, corresponding to θ = 0° and 90°, respectively, are negative for n-type and positive for p-type films. For other values of θ (30°, 45°, 120°, and 135°) GFs have the same signal as GFL and GFT and their value is proportional to the normal strain associated with planes rotated by θ relative to the principal strain axis. It is concluded that the films are isotropic in the growth plane since the GF values follow a Mohr’s circle with the principal axes coinciding with those of the strain tensor. The strongest p-type pirezoresistive response (GFL = 41.0, GFT = 2.84) was found in a film deposited by PECVD at a substrate temperature of 250 °C and working pressure of 0.250 Torr, with dark conductivity 1.6 Ω−1cm−1. The strongest n-type response (GFL =− 28.1...

Excess Modes and Enhanced Scattering in Rare-Earth Doped Amorphous Silicon Thin Films

Zink, B. L.; Islam, R.; Smith, David J.; Hellman, F.
Fonte: Universidade Cornell Publicador: Universidade Cornell
Tipo: Artigo de Revista Científica
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48.1117%
We report specific heat and thermal conductivity of gadolinium- and yttrium-doped amorphous silicon thin films measured using silicon-nitride membrane-based microcalorimeters. Addition of gadolinium or yttrium to the amorphous silicon network reduces the thermal conductivity over a wide temperature range while significantly increasing the specific heat. This result indicates that a large number of non-propagating states are added to the vibrational spectrum that are most likely caused either by localized vibration of the dopant atom in a Si cage, or softening of the material forming the cage structures. High-resolution cross-sectional electron micrographs reveal columnar features in Gd-doped material which do not appear in pure amorphous silicon. Scattering from both the nanoscaled columns and the filled-cage structures play a role in the reduced thermal conductivity in the rare-earth doped amorphous semiconductor. The overall result is an amorphous solid with a large bump in $C/T^{3}$ and no plateau in thermal conductivity.; Comment: 7 pages, 7 figures

Insigths into the tribochemistry of silicon-doped carbon based films by ab initio analysis of water/surface interactions

Kajita, Seiji; Righi, M. C.
Fonte: Universidade Cornell Publicador: Universidade Cornell
Tipo: Artigo de Revista Científica
Publicado em 19/11/2015
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48.333936%
Diamond and diamond-like carbon (DLC) are used as coating materials for numerous applications, ranging from biomedicine to tribology. Recently, it has been shown that the hydrophilicity of the carbon films can be enhanced by silicon doping, which highly improves their biocompatibility and frictional performances. Despite the relevance of these properties for applications, a microscopic understanding on the effects of silicon is still lacking. Here we apply ab initio calculations to study the interaction of water molecules with Si-incorporated C(001) surfaces. We find that the presence of Si dopants considerably increases the energy gain for water chemisorption and decreases the energy barrier for water dissociation by more than 50%. We provide a physical rational for the phenomenon by analysing the electronic charge displacements occuring upon adsorption. We also show that once hydroxylated, the surface is able to bind further water molecules much strongly than the clean surface via hydrogen-bond networks. This two-step process is consistent with and can explain the enhanced hydrophilic character observed in carbon-based films doped by silicon.

Plasma enhanced chemical vapor deposition of silicon thin films: characterization of film growth at different frequencies and gas compositions utilizing plasma diagnostics

Zhu, Lala
Fonte: University of Delaware Publicador: University of Delaware
Tipo: Tese de Doutorado
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48.548613%
Birkmire, Robert W.; Hydrogenated amorphous Si (a-Si:H) and nano-crystalline silicon (nc-Si:H) thin films with unique properties have provoked wide research interest and technology applications for thin film silicon solar cells, and active layer in thin film transistors for liquid crystal display. The technologies investigated for both a-Si:H and nc-Si:H thin film preparation have included Sputtering , Hot Wire Chemical Vapor Deposition (HWCVD), Photochemical-CVD and Plasma Enhanced CVD (PECVD). Of these, PECVD is the most recognized and utilized technology for high quality, low temperature and large area thin film deposition. The effect of PECVD silicon thin film growth condition on the film properties, device performance and the plasma characterization need to be deeply understood. This dissertation analyzes the growth rate and material properties of thin film silicon at different plasma excitation frequencies and gas compositions by PECVD based on in-situ Plasma Diagnostics by Optical Emission Spectroscopy (OES) and Langmuir Probe. A relatively unique aspect of this research is evaluating the effect of adding a small amount of higher order silane gas to catalyze decomposition of the dominant silane species to enhance the growth rate. It has been found that the addition of 1.7% Si2 H6 flow into SiH4 /H2 mixture increased the a-Si:H growth rate by 60%. The optimization of a-Si:H deposition utilizing the SiH 4 / Si2 H6 /H2 mixture resulted in films grown at high rate and power with low microstructure factor which correlates with better stability of a-Si:H. The process window for transition from a-Si:H to nc-Si:H deposition was increased at higher H2 /SiH4 ratio and large grain size was achieved at either high pressure for RF 13.56 MHz or low pressure for Very High Frequency (VHF) 40.56MHz discharge. Si films grown at high H2 /SiH4 ratio or RF power...

An X-ray reflectivity study of evaporation-induced self-assembled titania-based films

Henderson, Mark; Gibaud, Alain; Bardeau, Jean-Francois; White, John
Fonte: Royal Society of Chemistry Publicador: Royal Society of Chemistry
Tipo: Artigo de Revista Científica
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57.993774%
X-Ray reflectivity was used to monitor the structural development of a titania-based film at the solid/air interface by evaporation-induced self-assembly (EISA). A nonionic poly(ethylene oxide)-based surfactant, Brij 58, was used as the template and titanium chloride as the inorganic precursor. The reflectivity pattern, film thickness and refractive index were shown to be dependent on film deposition method, whether by casting or by dip-coating onto a silicon wafer, the Brij 58 TiO2 ratio and the relative humidity. At Brij 58 contents of 40 wt%, the reflectivity profile displayed only a single diffraction peak. At 70 wt% Bragg diffraction indicated a lamellar ordering of film components. Modelled reflectivity data suggested a 1060 Å thick film that comprised 17 layers of alternating surfactant and titania with a d spacing of about 60 Å. The effect of relative humidity on film structure was explored.

Synthesis of nanocrystalline silicon thin films using the increase of the deposition pressure in the hot-wire chemical vapour deposition technique

Halindintwali,S.; Knoesen,D.; Swanepoel,R.; Julies,B.A.; Arendse,C.; Muller,T.; Theron,C.C.; Gordijn,A.; Bronsveld,P.C.P.; Rath,J.K.; Schropp,R.E.I.
Fonte: South African Journal of Science Publicador: South African Journal of Science
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/08/2009 EN
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58.261606%
Nanostructured thin silicon-based films have been deposited using the hot-wire chemical vapour deposition (HWCVD) technique at the University of the Western Cape. A variety of techniques including optical and infrared spectroscopy, Raman scattering spectroscopy, X-rays diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM) have been used for characterisation of the films. The electrical measurements show that the films have good values of photoresponse, and the photocurrent remains stable after several hours of light soaking. This contribution will discuss the characteristics of the hydrogenated nanocrystalline silicon thin films deposited using increased process chamber pressure at a fixed hydrogen dilution ratio in monosilane gas.