Nanofabricação e Caracterização de Nanoestruturas
Objetivos
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
Joana Maria Doria Vaz Pinto Morais Sarmento, Rodrigo Ferrão de Paiva Martins
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:
- 50 % 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
- 15 % Questionarios praticos
- 10 % mini Quizz individuais submetdos no Moodle
- 5 % participação nas aulas
- 20 % apresentação sobre técnicas de nanofabricação/nanocaracterização
Frequência:
- Presença em 2/3 aulas práticas e nota média dos quastionarios e miniQuizz + 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