Nanofabricação e Caracterização de Nanoestruturas

Objectivos

Pretende-se que no final da unidade curricular os alunos adquiram noções consolidadas sobre funcionamento e aplicabilidade de técnicas de nanofabricação (processos top-down e bottom-up) e de caracterização (eléctrica, óptica, estrutural, elementar e morfológica) de materiais e dispositivos. Além disso, dada a índole tecnológica e actualidade científica das temáticas abordadas, o trabalho experimental dos alunos integra-se nas actividades de investigação decorrentes no CENIMAT|I3N, pretendendo-se por isso fomentar nos alunos quer o seu espírito crítico na análise dos resultados obtidos, quer o seu espírito criativo para ultrapassar os problemas, componentes relevantes em qualquer trabalho de investigação.

Caracterização geral

Código

10424

Créditos

6.0

Professor responsável

Pedro Miguel Cândido Barquinha

Horas

Semanais - 5

Totais - 82

Idioma de ensino

Português

Pré-requisitos

Sem precedências obrigatórias, embora seja recomendada a obtenção de frequência de Técnicas de Caracterização de Materiais, Microelectrónica I e Microelectrónica II.

Bibliografia

M. Madou, Fundamentals of Microfabrication: The Science of Miniaturization, 2nd ed, CRC Press (2002)

Z. Cui, Micro-Nanofabrication: Technologies and Applications, Springer (2005)
M. Stepanova, S. Dew, Nanofabrication: Techniques and Principles, Springer (2012)

D. K. Schroder, Semiconductor Material and Device Characterization, 3rd ed., Wiley (2006)
N. Yao, Z. Wang, Handbook of Microscopy for Nanotechnology, Kluwer Academic Publishers (2005)
C. Brundle, C. Evans, S. Wilson, Encyclopedia of Materials Characterization, Butterworth-Heinemann (1992)

Método de ensino

O programa encontra-se articulado entre aulas teóricas e práticas, 2 e 3 horas semanais, respectivamente.
Nas aulas teóricas expõe-se oralmente a matéria, tendo sempre o suporte de ppts com informação detalhada e actualizada, que são facultados aos alunos. Vários exemplos práticos são apresentados, fomentando-se a discussão relativamente à viabilidade de implementação dos materiais e processos a nível industrial.
As aulas práticas são efectuadas sempre em laboratório, procurando dar a conhecer na prática as técnicas de nanofabricação e nanocaracterização apresentadas nas aulas teóricas.
Os alunos são avaliados por dois testes teóricos efectuados ao longo do semestre, ou alternativamente um exame (60 % nota final), por um relatório sobre os trabalhos práticos (20 %), uma apresentação oral (10 %) e uma ficha sobre XPS em aula (10 %).
A frequência implica presença nas aulas práticas e aprovação no relatório (>9.5 valores ).

Método de avaliação

Nota final:

- 60 % média testes ou exame

- Nota mínima 1º teste: 7.0 valores; Média dos 2 testes: 9.5 valores

- Nota mínima de exame: 9.5 valores

- 10 % mini-ficha trabalhos práticos A-D

- 5 % mini-ficha trabalhos práticos E-F

- 5 % mini-ficha trabalhos práticos G-H

- 5 % mini-ficha trabalho prático J

- 15 % apresentação sobre técnicas de nanofabricação/nanocaracterização

 

Frequência:

 - Presença em 2/3 aulas práticas e nota média das 4 mini-fichas + apresentação ≥9.5 valores.

Conteúdo

Aulas teórico-práticas:

O programa da disciplina engloba conceitos sobre funcionamento e aplicabilidade de técnicas de nanofabricação (top-down e bottom-up) e de caracterização de materiais e dispositivos:

  • Técnicas para análise de superfícies, filmes finos e interfaces: XPS, AES, RBS, SIMS, TEM, STEM, EBSD
  • AFM como técnica de caracterização de nanoestruturas: fundamentos e aplicações
  • Nanofabricação por técnicas bottom-up: self-assembly, crescimento de nanoestruturas por via vapor e por solução, obtenção de nanoestruturas aleatórias e alinhadas, ALD
  • Nanofabricação por fotões: técnicas de litografia óptica à nanoescala
  • Litografia por feixe de electrões
  • Feixe de iões para nanofabricação. Litografia por feixe de electrões/iões por projecção
  • Nanofabricação por replicação
  • Nanofabricação indirecta

Aulas práticas:

- Síntese de nanoestruturas de ZnO por via hidrotermal e caracterização por SEM, XRD e AFM
- Deposição de eléctrodos por GIS e caracterização eléctrica in-situ
- Deposição de nanoestruturas de Ag por spray coating e prensagem e caracterização óptica e eléctrica dos filmes finos transparentes e condutores obtidos
- Crescimento de filmes finos por ALD e caracterização por XPS
- Litografia por feixe de electrões

Cursos

Cursos onde a unidade curricular é leccionada: