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@PhDThesis{Paes:2016:EsEsFo,
               author = "Paes, Tiago Franca",
                title = "Sil{\'{\i}}cio poroso: estudo de estruturas e 
                         fotoluminesc{\^e}ncia para poss{\'{\i}}veis 
                         aplica{\c{c}}{\~o}es em sensores",
               school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
                 year = "2016",
              address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
                month = "2016-01-15",
             keywords = "sil{\'{\i}}cio poroso, fotoluminesc{\^e}ncia, sensores, porous 
                         silicon, photoluminescence, sensors.",
             abstract = "O sil{\'{\i}}cio poroso - PSi {\'e} um material que possui 
                         caracter{\'{\i}}sticas estruturais peculiares que favorecem o 
                         seu estudo para o desenvolvimento de diversas 
                         aplica{\c{c}}{\~o}es tecnol{\'o}gicas. A emiss{\~a}o 
                         fotoluminescente em temperatura ambiente {\'e} uma 
                         particularidade do PSi definida pela sua estrutura porosa, sendo 
                         esta a propriedade mais investigada tanto do ponto de vista 
                         te{\'o}rico, quanto experimental. Baseado na import{\^a}ncia 
                         desse material e visando sua aplicabilidade em sensores, este 
                         trabalho apresenta uma an{\'a}lise sistem{\'a}tica das 
                         caracter{\'{\i}}sticas estruturais formadas em amostras de PSi. 
                         Foram utilizados materiais e procedimentos que permitiram a 
                         reprodutibilidade de amostras homog{\^e}neas utilizando 
                         diferentes par{\^a}metros de obten{\c{c}}{\~a}o, pelo processo 
                         de corros{\~a}o eletroqu{\'{\i}}mica em l{\^a}minas de 
                         sil{\'{\i}}cio monocristalino. Tamb{\'e}m foram analisadas 
                         amostras de PSi termicamente oxidadas por um processo controlado, 
                         utilizando um forno de tubo aberto a 800\$^{}\$C, com fluxo de 
                         ar. O estudo da varia{\c{c}}{\~a}o das propriedades 
                         morfol{\'o}gicas, {\'o}pticas e qu{\'{\i}}micas da camada 
                         porosa antes e ap{\'o}s o processo de oxida{\c{c}}{\~a}o 
                         permitiu comparar e verificar a viabilidade das estruturas 
                         formadas para poss{\'{\i}}veis aplica{\c{c}}{\~o}es em 
                         sensores. Paralelamente ao desenvolvimento das t{\'e}cnicas de 
                         forma{\c{c}}{\~a}o e obten{\c{c}}{\~a}o do PSi, foram montados 
                         e aprimorados sistemas de caracteriza{\c{c}}{\~a}o que permitem 
                         viabilizar e simplificar medidas de propriedades abordadas neste 
                         trabalho. Particularmente, para as medidas de 
                         fotoluminesc{\^e}ncia, foi desenvolvido um sistema capaz de 
                         medir, com alta resolu{\c{c}}{\~a}o, a emiss{\~a}o 
                         fotoluminescente das amostras de PSi em temperatura ambiente. 
                         Tamb{\'e}m foi desenvolvido um sistema de medida da porosidade e 
                         espessura das amostras, com base na t{\'e}cnica de espectroscopia 
                         por infiltra{\c{c}}{\~a}o de l{\'{\i}}quidos, que compara 
                         medidas de reflet{\^a}ncia de diferentes fluidos infiltrados nos 
                         poros do material. Al{\'e}m dessas t{\'e}cnicas, as amostras de 
                         PSi foram caracterizadas, em fun{\c{c}}{\~a}o de sua morfologia 
                         e padr{\~a}o de poros, pelas t{\'e}cnicas de microscopia de 
                         varredura eletr{\^o}nica de alta resolu{\c{c}}{\~a}o e de 
                         for{\c{c}}a at{\^o}mica. O m{\'e}todo gravim{\'e}trico 
                         permitiu estimar, de forma destrutiva, e comparar com outras 
                         t{\'e}cnicas, a porosidade e a espessura das amostras. Para 
                         determinar a modifica{\c{c}}{\~a}o da estrutura 
                         cristalogr{\'a}fica e comparar a porosidade das amostras foi 
                         feita a espectroscopia de difra{\c{c}}{\~a}o de raios-X de alta 
                         resolu{\c{c}}{\~a}o, nas configura{\c{c}}{\~o}es de 
                         \emph{rocking curve} e por incid{\^e}ncia rasante do feixe. 
                         Tamb{\'e}m foram observadas esp{\'e}cies qu{\'{\i}}micas 
                         adsorvidas na superf{\'{\i}}cie dos poros antes e ap{\'o}s a 
                         oxida{\c{c}}{\~a}o t{\'e}rmica a partir da t{\'e}cnica de 
                         espectroscopia de infravermelho. A banda de emiss{\~a}o 
                         fotoluminescente das amostras de PSi tamb{\'e}m foi verificada 
                         pela espectroscopia de espalhamento Raman que, analisando o 
                         deslocamento do pico do sil{\'{\i}}cio cristalino como 
                         refer{\^e}ncia, permitiu estimar os poss{\'{\i}}veis tamanhos 
                         dos cristalitos formados na camada porosa. Considerando a 
                         metodologia desempenhada na forma{\c{c}}{\~a}o e 
                         caracteriza{\c{c}}{\~a}o das amostras de PSi, os resultados 
                         foram positivos para poss{\'{\i}}veis aplica{\c{c}}{\~o}es do 
                         PSi no desenvolvimento de sensores, baseados nas 
                         caracter{\'{\i}}sticas obtidas e no modo de como suas 
                         propriedades variam em determinadas condi{\c{c}}{\~o}es, 
                         ap{\'o}s altera{\c{c}}{\~o}es em sua estrutura. Assim, os 
                         sistemas desenvolvidos para o trabalho se mostraram precisos na 
                         obten{\c{c}}{\~a}o das propriedades do PSi. ABSTRACT: Porous 
                         silicon - PSi is a material with peculiar structural 
                         characteristics that provide study to develop many technological 
                         applications. The photoluminescent emission at room temperature is 
                         a feature of the PSi defined by its porous structure, which is the 
                         most investigated property from both views: theoretical and 
                         experimental. Based on the importance of this material and aiming 
                         its applicability in sensor, this work presents a systematic 
                         analysis of structural features formed in PSi samples. Materials 
                         and procedures were used allowed the reproducibility of 
                         homogeneous samples using electrochemical etch process on 
                         monocrystalline silicon wafers. Thermally oxidized PSi samples by 
                         a controlled process using an open tube furnace at 800 \$^{}\$C 
                         with airflow were also analyzed. The study of the variation of the 
                         properties as morphological, optical and chemical properties of 
                         the porous layer formed before and after the oxidation process was 
                         able to compare and verify the viability of the formed structures 
                         for potential applications in sensors. Besides the development of 
                         the etch techniques, systems to characterize PSi samples were 
                         mounted and improved to facilitate and simplify measurements of 
                         properties discussed in this work. In particular, for the 
                         photoluminescence measurements, it was developed a system capable 
                         to measure in high resolution, the emission of the PSi samples at 
                         room temperature. In addition, it was developed a system to 
                         measure the porosity and thickness of the samples, based on 
                         spectroscopy of liquid infiltration method, which compares the 
                         reflectance of the layer with different fluid inside the pores of 
                         the material. Others techniques were used to characterized the PSi 
                         samples. The high-resolution scanning electron microscopy and the 
                         atomic force microscopy were able to analyses the morphologies and 
                         pattern of pores. The gravimetric method allows to estimate the 
                         porosity and thickness of the samples, as a destructive method, 
                         and compare with other techniques. The behavior of the 
                         crystallographic structure and the porosity of samples were made 
                         by high-resolution X-ray diffraction spectroscopy techniques over 
                         rocking curve and grazing incidence x-ray reflection 
                         configurations. It was also observed chemical species adsorbed on 
                         the surface of the pores before and after the thermal oxidation 
                         from the infrared spectroscopy method. The photoluminescent 
                         emission band of PSi samples was also verified by Raman scattering 
                         spectroscopy and by analyzing the displacement of the crystalline 
                         silicon peak as a reference, allowed to estimate an approximate 
                         size of crystallites formed in the porous layer. Considering the 
                         methodology performed in the formation and characterization of PSi 
                         samples, the results were positive for possible applications of 
                         PSi on development of sensors, based on the obtained 
                         characteristics and the way of how their properties vary under 
                         certain conditions, after changes its structure. Thus, the systems 
                         developed during this work showed precise for obtain PSi 
                         properties.",
            committee = "Beloto, Antonio Fernando (presidente/orientador) and Berni, Luiz 
                         Angelo (orientador) and Ferreira, Neiden{\^e}i Gomes and Baldan, 
                         Maur{\'{\i}}cio Ribeiro and Borges, Cl{\'a}udia Renata and 
                         Vieira, Maxson Souza",
           copyholder = "SID/SCD",
         englishtitle = "Porous silicon: structural and photoluminescence study for 
                         possible sensors applications",
             language = "pt",
                pages = "167",
                  ibi = "8JMKD3MGP3W34P/3KTKC28",
                  url = "http://urlib.net/rep/8JMKD3MGP3W34P/3KTKC28",
           targetfile = "publicacao.pdf",
        urlaccessdate = "25 nov. 2020"
}


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