Nanofabricação e Caracterização de Nanoestruturas
Código
10424
Unidade Orgânica
Faculdade de Ciências e Tecnologia
Departamento
Departamento de Ciências dos Materiais
Créditos
6.0
Professor responsável
Pedro Miguel Cândido Barquinha
Horas semanais
5
Língua de ensino
Português
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.
Pré-requisitos
Sem precedências obrigatórias, embora seja recomendada a obtenção de frequência de Técnicas de Caracterização de Materiais, Microelectrónica I e Microelectrónica II.
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:
- Introdução à nanotecnologia, nanofabricação e nanocaracterização
- 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 scanning probes
- Nanofabricação por replicação
- Nanofabricação indirecta
- AFM como técnica de caracterização de nanoestruturas: fundamentos e aplicações
- Técnicas para análise de superfícies, filmes finos e interfaces: XPS, AES, RBS, SIMS
- Seminário sobre nanodispositivos para electrónica (Prof. Arokia Nathan, Univ. Cambridge)
- Seminário sobre nanoindentação (Prof. Martin Gall, FhG IKTS)
Aulas práticas:
- Sintese de NWs de óxidos semicondutores por síntese hidrotermal
- Fabrico de arrays de NWs metálicos por técnicas de transferência
- Caracterização por XRD, SEM e AFM de NWs
- Produção de micro e nanoeléctrodos em NWs semicondutores para caracterização eléctrica ex-situ e in-situ
- Caracterização eléctrica de NWs semicondutores e arrays de NWs metálicos com luz e temperatura
- EBL – optimização de parâmetros para obtenção de padrões nanométricos usando PMMA e/ou SU8
- Análise por XPS de nanoestruturas
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 %) e uma apresentação oral (20 %).
A frequência implica presença nas aulas práticas e aprovação no relatório (>9.5 valores ).
Método de avaliação
Nota final:
- 60 % média dos testes ou exame
- Média dos 2 testes >= 9.5 valores + nota mínima do 1º teste >= 7 valores para aprovação;
- OU nota exame >= 9.5 valores para aprovação
- 20 % relatório sobre aulas práticas
- 20 % apresentação sobre nanofabricação e nanocaracterização
Frequência:
- Aprovação no relatório (>=9.5 valores) e presença em 2/3 das aulas práticas.