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Mestrado em Física – Ramo Física Aplicada, 2013 - 2014

Instrumentação e dispositivos

George Machado Jr., Pedro Alpuim

Departamento de Física, Universidade do Minho

Nanoelectronics: thin film devices group

http://inl.int/working_groups/20

Thin film semiconductor devices, graphene devices

Programa ________________________________________Parte A (Módulo A)Tecnologia de Silício avançada:(i) Integração; (ii) Litografia; (iii) Gravação a seco; (iv) Oxidação e difusão; (v) Metalização; (vi) Deposição de filmes finos; (vii) Micromaquinação em volume e de superfície. Parte B (Módulo B)Dispositivos para aquisição e processamento de sinal:(i) Díodos e transístores bipolares; (ii) O MOSFET e a tecnologia CMOS; (iii) Amplificadores operacionais; (iv) Transdutores (PMT, CCD, outros); (ii) Conversão analogica-digital de sinal: ADC/DAC; (iii) Controlo de sistemas e processos; (iv) Técnicas de detecção síncrona (modulação e detecção de sinais – amplificador Lock-in) Parte C (Módulo C)Sistemas avançados de imagem:(i) Microscopia electrónica de varrimento (SEM); (ii) Miscroscopia de transmissão electrónica (TEM); (iii) Microscopias de sonda de varrimento (SPM); (iv) Microscopia confocalNota: as tecnologias a abordar de entre as enumeradas acima serão apenas aquelas a que houver acesso directo no ano lectivo em questão.

Instrumentação e Dispositivos

• Elaboração de relatórios detalhados das actividades experimentais;

• Elaboração de protocolos de funcionamento de sistemas para medições específicas;

• Apresentação e discussão oral, individual, de artigos científicos onde seja relevante a utilização do equipamento em estudo;

• Resolução de problemas (t.p.c.)• Assiduidade às aulas (número máximo de faltas

regulamentar)

Avaliação

• OT Orientação Tutorial 10 h semestrais

• PL Práticas Laboratoriais 20 h

• T Teóricas 35 h

• S Seminário 10 h

• Trabalho autónomo: 135 Horas (9 h por semana)

I&D: Horas de contacto

1 semestre = 15 semanas

• “Physics of Semiconductor Devices”, S.M. Sze, K.K. Ng, 3rd Edition, J. Wiley & Sons Inc., New York (2006)

• “Principles of Electrical Engineering Materials and Devices”, S.O. Kasap, McGraw-Hill Higher Education, 3rd Edition, Singapore (2006)

• “An Introduction to Microelectromechanical Systems Engineering”, N. Maluf, Artech House, Boston (1999)

• “MOSFETS e Amplificadores Operacionais”, J.G. Vieira da Rocha, Netmove Comunicação Global, Lda, Porto (2005)

• “Introduction to Nanoscience”, S. M. Lindsay, Oxford University Press (2010)

• “The art of electronics”, P. Horowitz, W. Hill (2nd Edition) Cambridge University Press (1989)

Bibliografia

Joaquin.fernandez-rossier@inl.intNuno Peres – Fisica - UM

Eg>5 eV 1<Eg<2 eV

h-BNGraphene MoS2, WS2, MoSe2

Novos materiais 2D

Graphene field-effect transistors G-FET

1500 2000 2500 3000 3500

Ram

an In

tens

ity (a

.u.)

Raman shift (cm-1)

No GF GF on Au GF channel

Raman spectroscopy map at 532 nmChannel length 6, 12, 25 um (280)

Crescimento / transferência do grafeno

Graphene CVD deposition in 100 mm quartz tube on copper catalyst.

1020 °C, H₂:CH₄ 6:1, P = 0.5 Torr.

Cu (25 mm × 25 mm) parts

Cu (150 mm x 100 mm)

Easy Tube 3000, First Nano.

Dissolution of the copper foil in the FeCl3 solution.

Tecnologia de Silício avançadaSala limpa de classe 100

Fotolitografia

Optical Litografia

Corte

Barcelona, May, 26th 2015 Slide 11/19

Transferência grafeno

Sistemas avançados de imagemMicroscópio Raman Confocal

Miscroscópio de Transmissão Electrónica de Alta Resolução (HRTEM) com correcção de aberração

Microscópio de Varrimento de Sonda de Ultra-Alto Vácuo

Grelha TEM coberta com grafeno suspenso

Agradecimentos

• Ao Prof. Safa Kasap por disponibilizar as transparências do curso seu livro “Principles of Electrical Engineering Materials and Devices”

• À Prof. Fátima Cerqueira por disponibilizar os instrumentos do laboratório de fotocondutividade

Obrigado pela vossa atenção.Ficamos à vossa espera no próximo ano!