Produção e caracterização de filmes finos de carbono pela técnica Sputtering para obtenção de grafeno.

• Autor(a) principal: Barreto, Luiz Murilo Marques
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-10012024-115822/
• topic: Buffer-layer; Carbono; Filmes finos; Grafeno; Graphene; Limitação óptica; Magnetron sputtering; Optical limitation; Thin carbon films

Considerando a importância do grafeno e a escassez na literatura sobre a técnica de sputtering para fabricação de grafeno multicamadas, consideramos importante o desenvolvimento de novas tecnologias para produção de filmes de C. Este trabalho teve como objetivo estudar a produção de filmes de C (com alvo de carbono com pureza de 99,999%) utilizando a técnica de sputtering para produção de grafeno. O cobalto foi usado como buffer-layer e foi depositado diretamente sobre um substrato de Si, com orientação . Filmes finos de carbono foram depositados no buffer-layer de Co durante diferentes intervalos de tempos: 1, 5, 10, 15, 30 e 60 minutos. Carbono e cobalto foram depositados a 400 ºC. No entanto filmes de C também foram depositados por 60 minutos, em temperatura ambiente, seguido de tratamento térmico a 500 ºC. Os filmes finos foram caracterizados por medidas de espectroscopia Raman, por medidas de força atômica e por microscopia eletrônica de transmissão. Foram realizadas medidas de caracterização óptica de transmissão em função da intensidade de entrada, que mostraram que os filmes finos são candidatos para aplicações em limitação óptica, em regime contínuo. O buffer-layer de Co apresentou espessura de aproximadamente 55 nm e o filme de carbono, espessura de aproximadamente 0,9 nm (para tempo de deposição de 1 minuto). Os resultados mostraram a formação da banda 2D na maioria dos casos e a presença das bandas D e G, sem nenhuma sobreposição, para os filmes que não foram tratados após a deposição. Com relação às intensidades relativas das bandas D e G, notamos que a banda D supera a banda G em quase todos os casos. Destacamos o maior valor de 1,22 para a amostra com o tempo de deposição de 5 minutos. Pudemos notar a presença de multicamadas de grafeno por meio de medidas de microscopia eletrônica de transmissão para as amostras depositadas por 1, 10 e 60 minutos. Em todos os casos foi possível observar a distância interplanar de 0,35 nm correspondente ao plano cristalino (002) característico do grafeno. Os resultados de transmitância indicam a presença de comportamento não linear para todos os casos, para excitação em 980 nm. Este é o primeiro trabalho que faz estudos desta natureza em 980 nm usando o laser CW de baixa intensidade. Devido à versatilidade e simplicidade da técnica de sputtering para produzir filmes de C cristalino de dimensões bem controladas, consideramos que os presentes resultados abrem novas perspectivas para aplicações em fotônica ainda não exploradas na literatura.