Produção de memórias orgânicas do tipo "Worm" com nanocompósitos de epóxi e nanoesferas de carbono : proposta da técnica "All With One" (AW1)

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Hattenhauer, Irineu
Data de Publicação: 2016
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1884/42021
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Celso de Araujo Duarte
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spelling Universidade Federal do Paraná. Setor de Ciências Exatas. Programa de Pós-Graduação em FísicaDuarte, Celso de Araujo, 1967-Hattenhauer, Irineu2024-10-03T16:52:17Z2024-10-03T16:52:17Z2016https://hdl.handle.net/1884/42021Orientador: Prof. Dr. Celso de Araujo DuarteTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Física. Defesa: Curitiba, 26/02/2016Inclui referências : f. 93-100Resumo: Neste trabalho estudam-se as características elétricas e estruturais de nanocompósitos de resina epóxi e nanoestruturas de carbono, com vistas à sua aplicação no desenvolvimento de dispositivos de memória orgânicos permanentes do tipo WORM (Write Once Read Many times). Em face da vasta possibilidade de materiais existentes, optou-se pelo emprego de resina epóxi como fase matriz dos nanocompósitos principalmente devido a suas atraentes propriedades, como flexibilidade mecânica, termorigidez, resistência a solventes e à umidade, além de apresentar características isolantes ideais para o encapsulamento de dispositivos. Ao que consta, inexiste na literatura uma referência ao emprego dessa resina na fabricação da parte ativa de dispositivos de memória orgânicos. Acompanhando também o grande potencial tecnológico de algumas estruturas de carbono como o grafeno, os nanotubos de carbono e as nanoesferas de carbono, optou-se por testar o desempenho dessas estruturas como fase de reforço nos nanocompósitos. Logrou-se êxito na fabricação de dispositivos de memória fabricados com nanocompósito de resina epóxi e nanoesferas de carbono em arquitetura vertical do tipo sanduiche, já que apresentaram biestabilidade elétrica, reprodutibilidade de resultados, estabilidade dos dados gravados, e possibilidade de controle da tensão de gravação por meio da variação de espessura dos filmes e controle de intensidade de corrente pela variação da concentração de nanoesferas de carbono. Os dispositivos apresentaram razões de ION/IOFF da ordem de 107, permitindo distinguir satisfatoriamente os estados de bits "0" e "1". Mostra-se que os dispositivos podem perfeitamente operar em faixas de temperatura que variam de -30 até 60°C e que a gravação de um bit de informação pode ser realizada em apenas 100 ns com 100 % de reprodutibilidade, o que torna essas memórias excelentes candidatas para aplicações comerciais. Finalmente, destaca-se a possibilidade de usar a resina epóxi não somente como camada ativa de dispositivos de memória, como também no encapsulamento e na fabricação do substrato, o que promete uma simplificação no fabrico dos dispositivos, dando atratividade para aplicações comerciais. Essa possibilidade é destacada neste trabalho como o desenvolvimento de uma nova técnica de fabricação de dispositivos, a "All With One" (AW1), em que apenas um componente polimérico é empregado em todas as suas estruturas. Palavras-chave: Memória, carbono.Abstract: On the present work both the electrical and the structural properties of epoxy-carbon nanostructures are studied, owing to the development of organic WORM (Write Once Read Many times) memory devices. In the face of the large variety of existing materials, we consider to employing epoxy resin as the matrix phase of the nanocomposites mainly due to its attracting properties as mechanical flexibility, thermo rigidity, and resistance to solvents and moisture. In addition, it is insulating character is ideal for encapsulation of devices. To the best knowledge, there is no previous reference to the employment of such material on the development of the active area of organic memory devices. Also, due to the promising application of carbon structures, like graphene, carbon nanotubes and carbon nanospheres, these structures were employed as reinforcement in nanocomposites. We successfully developed epoxy-carbon spheres nanocomposite based memories on the "sandwich" vertical architecture, since they presented electrical bistability, stability of recorded data and allowed the control of the recording voltage by the variation of the thickness of the nanocomposite layer. And finally, it was possible control the current by the change of the concentration of the carbon spheres in the nanocomposite. The memory devices presented ION/IOFF ratio of the order of 107, allowing distinguishing satisfactorily the bit "0" and "1" states. It was shown that the devices operate adequately on the range of temperatures between -30 and 60°C, and that the recording of the bit "1" of information can be done successfully in only 100 ns with 100 % of reproducibility, making these memories promising candidates for commercial application. Finally, the possibility to employing epoxy resin not only as active layer, but also on the encapsulation agent and on the fabrication of the substrate is stressed, offering a commercially attractive simplified process for the production of such devices. This technological alternative is referred here as the development of a new device fabrication technique, the "All With One" (AW1), where a single polymeric component is employed on the development of all its structures. Keywords: Memory, carbon.109 f. : il. algumas color.application/pdfDisponível em formato digitalFísicaDispositivos de filme finoMemoria virtual (Computação)Nanotubos de carbonoProdução de memórias orgânicas do tipo "Worm" com nanocompósitos de epóxi e nanoesferas de carbono : proposta da técnica "All With One" (AW1)info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - T - IRINEU HATTENHAUER.pdfapplication/pdf4672003https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/42021/1/R%20-%20T%20-%20IRINEU%20HATTENHAUER.pdf31f3314a3d19580eb38e92edcb1ed25bMD51open accessTEXTR - T - IRINEU HATTENHAUER.pdf.txtExtracted Texttext/plain191767https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/42021/2/R%20-%20T%20-%20IRINEU%20HATTENHAUER.pdf.txt86e1902a724dbf3f24ef3c6c81ded4b7MD52open accessTHUMBNAILR - T - IRINEU HATTENHAUER.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1160https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/42021/3/R%20-%20T%20-%20IRINEU%20HATTENHAUER.pdf.jpga912a1c4cf5ce4bdf223bed38870ce4aMD53open access1884/420212024-10-03 13:52:17.655open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/42021Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082024-10-03T16:52:17Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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