Materiais Nanoestruturados

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Materiais Nanoestruturados

• Prof. Dante F. Franceschini Filho
• Laboratório de Filmes Finos

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Materiais para um mundo melhor !

• Prof. Dante F. Franceschini Filho
• Laboratório de Filmes Finos

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Materiais para um mundo melhor?

• Prof. Dante F. Franceschini Filho
• Laboratório de Filmes Finos

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Visão geral

• Monitor LCD
• Condutores Transparentes
• Materiais superduros
• Carbono amorfo hidrogenado.
• Nanotubos de Carbono Condutores Transparentes e
  componente de células solares.
• Mais sobre filmes DLC

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LCD
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LCD
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Condutores transparentes

• MRS Buletin vol. 25 no.8 (2000)
• Transparent Conducting Oxides D.S. Ginley and
  Clark Beight
• Criteria for Choosing Transparent Conductors
  R.G. Gordon
• Characterization of Transparent Conducting
  Oxides T.J. Coutts, D.L. Young and X. Li

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Condutores transparentes
?v/E
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Condutividade vs.transparência
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Teoria de Drude elétrons livres
reflectância absorbância
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Reflectância
? 1000 cm2V-1s-1 mc 0.3 me t 0.5 ?m
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Absorbância
? 1000 cm2V-1s-1 mc 0.3 me t 0.5 ?m
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(No Transcript)
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spray-pyrolysis (SnO2)
Janelas Revestimentos Funcionais
spray
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Sputtering
substrato
plasma
óxido
-
Indium Tim Oxide - FPD
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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TiN
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Adição de N2
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Diamante CVD
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Filamento Quente
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Aplicações

• Brocas odontológicas
• Janelas resistentes à radiação
• Ferramentas de corte para metais não ferrosos
• Revestimentos anti-desgaste e anti-atrito

ALTA RUGOSIDADE (CRISTAIS DE 1?m)?
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Amorphous Hydrogenated Carbona-CH
DLC
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Aplicações de filmes DLC (Diamond-Like Carbon)

• Revestimentos protetores mecânicos.
• Redução do atrito.
• Proteção contra desgaste.
• Camadas hifrofóbicas antiadesivas.
• Películas de Barreira para gases
• Revestimentos antirefletivos para IV.
• Dielétricos em integrados ULSI

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• Revestimento anti-adesivo em painéis solares de
  satélites.
• No ambiente de ultra-alto-vácuo do espaço, as
  partes metálicas soldam-se espontaneamente.

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Células Solares de Silício
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a-CH film deposition - PECVD
Gas pressure
Main deposition parameters
hydrocarbon
DC Self-bias potential (VB)?
Vacuum
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RF-Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition
VSB
V
- - - - -
- - - - -
Plasma
VSB
13,56 MHz
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Ion Impact Hardness and Stress
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a-CH from noble gas diluted CH4 plasmas.
Capote and Freire Mater. Sci. Eng. B (2004)
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Nanotubos de Carbono
-Vários tipos -Alta razão comprimento/diâmetro (1
00-1000000) -alta área específica (1500
m2/g) -Alta resistência mecânica (100 x
aço) -Módulo elástico (1-2 Tpa) 7 x
aço -Condutividade Térmica (6000 W / mK) 2 x
diamante -Condutividade Elétrica (10000 S/cm
1000 x maior que fio de cobre)
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MWNT
Prof. F.B. Passos (EQ) Hugo Alvarenga (dout,
EQ) Dácio Souza (IC, UFF)
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SWNT
Dacio Souza (IC),, Ingrid Hames (mestr)
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Condutor Transparente
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Preparação dos filmes
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(No Transcript)
37
(No Transcript)
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Caracterização das constantes ópticas in-situ
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reflectâncias das duas interfaces
40
reflectâncias das duas interfaces
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In-situ optical characterization of plasma
deposited a-CH films during deposition by CH4
plasmas and erosion by N2-H2 plasmas.Fabiano
Pereira (dout.), Dácio Souza (IC)
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(No Transcript)
43
(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
51
(No Transcript)
52
(No Transcript)
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Ambient-film-substrate model
ambient n 1 k 0
film n1 k1
substrate n2 k2
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reflectâncias das duas interfaces
M.A. Tamor et al, Appl. Phys. Lett. 1990
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(No Transcript)
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Framework for analysis of optical constants of
a-CH films

• Fabiano Pereira (dout.), Alexandre P. Silva
  (ex-dout)

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Fingerprinting of a-CH films by optical constants

• a-CH films taken as an inhomogeneous mixture of
  three fases
• Diamond-like clustered sp3 carbon, dense
  transparent. n 2.41 , k 0
• Polymer-like hydrogenated carbon, low density,
  transparent n 1.5, k0
• Graphite-like clustered sp2 carbon, dense,
  absorbing n2.47 , k0.41

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Efective Medium three components
A.M. Jayannavar, N.Kumar Phys. Rev. 44 (1991),
12014
(1-C) volume fraction of the polymer-like
fraction x1C volume fraction of sp3 clustered
phase x2 C (1-x1) C volume fraction of
sp2clustered phase
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(No Transcript)
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MWNT
Prof. F.B. Passos (EQ) Hugo Alvarenga (dout,
EQ) Dácio Souza (IC, UFF)
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SWNT
Dr. Carlos Sanchez (pós-doc) Dacio Souza (IC),,
Ingrid Hames (mestr)
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Planos

• Dispersão de nanotubos (Prof. E. Ponzio Quim)
• Filmes finos para determinação de propriedades
  ópticas prof. A.Latge, Ingrid Hames (mestrado)
• formação de compósitos nanotubos-a-CH
• condutores transparentes (Prof. E. Ponzio QUI)

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Filmes Finos por ablação por laser

• Filmes de carbono duro 32 GPa! Dr. C. Sanchez
  (Pós-doc uff), Prof. M. Maia da Costa (PUC)
• Nanopartículas de Óxido de Eu
• C. Sanches, prof. Glauco Maciel (UFF), prof Hugo
  Luna (UFRJ), prof. C. Fellows (UFF), prof. Dalber
  Candela (UFF), prof. Renato Guimarães (UFF)

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condutor transparente comercial
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)