Modificação de filmes finos de Au induzida por irradiação com elétrons

• Autor(a) principal: Oliveira, Franciele Silva Mendes de
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/198544
• topic: Filmes finos; Irradiação; Microscopia eletrônica de transmissão; Espectrometria de retroespalhamento rutherford; Dewetting; Au thin films; Electron irradiation; Transmission Electron Microscopy; Rutherford Backscattering Spectrometry; Micro-RBS

A irradiação de sólidos com partículas energéticas como elétrons ou íons pode ser utilizada para a síntese de nanoestruturas com potencial aplicação tecnológica. Isto porque a interação entre partículas energéticas e matéria produz deslocamentos atômicos, ionizações e aquecimento, eventos que normalmente alteram a microestrutura de materiais fora do equilíbrio termodinâmico. Filmes finos são termodinamicamente instáveis e quando aquecidos apresentam aglomeração e aumento da espessura em um processo denominado desmolhamento (dewetting). O dewetting ocorre no sentido de minimização da energia livre de superfície e ocorre através de mecanismos de difusão atômica de superfície, de forma a diminuir a relação área/volume do sistema. Neste trabalho, filmes finos de Au foram irradiados com feixe de elétrons de 200 keV e densidade de corrente de 27 A cm−2 a fim de promover um processo similar ao de dewetting térmico. Filmes finos de SiO2 (15 nm) e Au (5 nm, 6 nm e 10 nm) foram depositados sobre membranas de Si3N4 (50 nm) através de evaporação térmica e magnetron sputtering. As amostras foram caracterizadas por Espectrometria de Retroespalhamento Rutherford (RBS), micro-RBS e Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM). Micrografias adquiridas em diferentes magnificações foram processadas para determinar a área de superfície do Au e a área de interface Au/SiO2. O percentual de área projetada foi relacionado às respectivas densidades areais medidas por RBS, a fim de calcular a relação área/volume de cada amostra e descobrir quais filmes seriam mais suceptíveis ao dewetting durante irradiação. As irradiações foram realizadas em magnificação de 600 000 vezes no microcópio eletrônico de transmissão JEOL JEM 2010, instalado no Centro de Microscopia e Microanálise da UFRGS. Micrografias obtidas em diferentes tempos caracterizaram as mudanças microestruturais em função da fluência de elétrons. Durante a irradiação, observou-se a retração de borda e aglomeração do filme fino de Au, isto é, a diminuição da relação área/volume. Em altas fluências, os filmes de SiO2 e Si3N4 foram removidos por pulverização induzida pelo feixe de elétrons, resultando em uma rede planar percolada nanométrica e suspensa de Au. O fluxo atômico de superfície para dewetting induzido por feixe de elétrons foi calculado em função da área projetada e perímetro obtidos das micrografias adquiridas durante a irradiação Estes fluxos foram relacionados com as taxas de deslocamento atômico das interfaces do Au utilizando um modelo matemático em função da seção de choque de deslocamento elástica e do modelo de gota líquida. Tal metodologia permitiu estimar os valores de energia de deslocamento na superfície, Ed = 0, 94 eV, e energia de superfície, = 1,22 J m−2, do filme de Au.