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 aprovação prévia em Técnicas de Caracterização de Materiais, Tecnologias de Nanomateriais e Microelectrónica I

Bibliografia

Z. Cui, Nanofabrication: Principles, Capabilities and Limits, 2nd edition, Springer (2017)

Z. Cui, Micro-Nanofabrication: Technologies and Applications, Springer (2005)

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

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 (50 % nota final) e por 5 questionários práticos relacionados com as aulas laboratoriais.
A frequência implica média no questionários práticos de >=9.5 valores.

Método de avaliação

A

2 testes teóricos, indiv. (50 % da nota final)

- 1o sobre semanas #1 a 6 – 17 Nov @ 3pm-4.30pm

- 2o sobre semanas #7 a 13 – 11 Jan @ 3pm-4.30pm

 

B

- 5 questionários laboratoriais, grupo, maioritariamente feitos durante as aulas laboratoriais (50 % da nota final)

#1 – ALD+XPS

#2 – AFM

#3 – Fabricação e caracterização de metal meshes .

#4 – Caracterização elétrica in-situ de NWs

#5 – EBL

 

Notas:

- “A” pode ser substituido por exame final

- Frequência requer completar “B” com nota média de ≥9.5/20

 - Aprovação final à UC requer frequência e nota em A≥9.5/20  

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:

- Preparação de filmes transparentes e condutores usando redes metálicas à nanoescala (metal nanomeshes) padronizadas por laser. Caracterização das metal nanomeshes (transmitância ótica, propriedades elétricas)

- Definição de padrões nanométricos por litografia por feixe de eletrões (EBL) e análise por SEM-EDS 

- Crescimento de filmes finos por ALD e caracterização por XPS

- Caracterização de nanoestruturas por AFM

- Caracterização elétrica de nanoestruturas usando deposição de eléctrodos por GIS e nanomanipuladores.

Cursos

Cursos onde a unidade curricular é leccionada: