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
- Técnicas para análise de superfícies, filmes finos e interfaces: XPS, AES, RBS, SIMS
- 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
- Erosão à nanoescala
- Seminário sobre nanoindentação (Prof. Martin Gall, FhG IKTS)
Aulas práticas:
- Análise por XPS de nanoestruturas
- Sintese de NWs de óxidos semicondutores por síntese hidrotermal
- Fabrico de filmes finos híbridos com NWs metálicos embebidos
- Caracterização por XRD, SEM e AFM de nanoestruturas
- Produção de nanoeléctrodos por GIS e EBL
- Caracterização eléctrica de nanoesturutras
- Demonstração de NIL
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 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
- 10 % apresentação sobre nanofabricação e nanocaracterização
- 10 % ficha sobre aula prática de XPS (a realizar em aula)
Frequência:
- Aprovação no relatório (>=9.5 valores) e presença em 2/3 das aulas práticas.