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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2016.tde-20072016-153016
Document
Author
Full name
Rubens Martins Cunha Junior
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2015
Supervisor
Committee
Pereyra, Ines (President)
Fantini, Marcia Carvalho de Abreu
Torres, Katia Franklin Albertin
Title in Portuguese
Otimização das propriedades estruturais de filmes de nitreto de alumínio visando sua aplicação como material piezoelétrico.
Keywords in Portuguese
Coeficientes piezoelétricos d33 e d31
Estrutura cristalina [002]
Magnetron sputtering reativo
Microeletrônica
Nitreto de alumínio
Propriedades piezoelétricas
Abstract in Portuguese
Neste trabalho é apresentado um estudo sobre a produção e caracterização do nitreto de alumínio (AlN) obtido pela técnica de r.f. Magnetron Sputtering reativo. Aqui reportamos o efeito dos parâmetros de deposição, como densidade de potência de r.f., temperatura e pressão de processo nas propriedades estruturais, morfológicas e elétricas dos filmes de AlN obtidos. Foram realizados estudos sobre os modos vibracionais, pela técnica de espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), das orientações cristalográficas por difração de raios X e da morfologia da superfície pela técnica de microscopia de força atômica (AFM). Estes estudos nos permitiram produzir filmes finos de AlN com uma alta orientação na direção cristalográfica [002] com uma potência de r.f. de 1,23 W/cm2 , uma temperatura de deposição de 200°C e uma pressão de processo de 2 mTorr. Este estudo nos permitiu fabricar filmes de AlN com alta orientação [002] à temperatura ambiente a partir de um alvo de Al. O coeficiente piezoelétrico d33 variou de aproximadamente 4 a 6 pm/V e o d31 2 a 3 pm/V para filmes cristalinos e d33 3 pm/V e d31 1,5 pm/V para filmes amorfos. Os coeficientes piezoelétricos d33 and d31 foram estimados pelo método capacitivo proposto por Mahmoud Al Ahmad and Robert Plana, através da variação das dimensões geométricas induzidas pelo campo elétrico aplicado.
Title in English
Structural properties optimization of aluminum nitride films aiming their application as piezoelectric material.
Keywords in English
Aluminum nitride
High oriented [002]
Piezoelectric coefficients d33 d31
Piezoelectric properties
Reactive magnetron sputtering
Abstract in English
In this work we present a study about the production and characterization of aluminum nitride (AlN) obtained by r.f. Reactive Magnetron Sputtering. Here we report the effect of the deposition parameters, such as r.f. power density, and deposition temperature and pressure, on the morphological, structural and electrical properties of the obtained AlN thin films. In this work we have performed studies concerning the vibrational modes by Fourier Transform Infrared Absorption technique (FTIR), the crystallographic orientations by X-ray diffraction and the surface morphology by Atomic Force Microscopy (AFM). This study allowed us to produce high oriented [002] AlN thin films with a r.f. power density of 1.23 W/cm2, a deposition temperature of 200ºC and a process pressure of 2 mTorr. This study allowed us to produce high oriented [002] AlN thin films at room temperature from a pure Al target. The piezoelectric coefficient d33 was around 4 to 6 pm/V and d31 2 to 3 pm/V to crystalline films and d33 3 pm/V and d31 1.5 pm/V amorphous ones. d33 and d31 piezoelectric coefficients were estimated by the capacitive method proposed by Mahmoud Al Ahmad and Robert Plana, through its geometrical dimensions variation.
 
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Publishing Date
2016-07-21
 
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