@MastersThesis{Carreri:2012:EsPrIm,
author = "Carreri, Felipe de Campos",
title = "Estudo do processo de implanta{\c{c}}{\~a}o i{\^o}nica por
imers{\~a}o em plasma em diel{\'e}tricos atrav{\'e}s de
t{\'e}cnicas experimentais e de simula{\c{c}}{\~a}o
computacional",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais",
year = "2012",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2012-04-20",
keywords = "implanta{\c{c}}{\~a}o i{\^o}nica por imers{\~a}o em plasma,
diel{\'e}tricos, efeitos de carregamento, modelo de
flu{\'{\i}}do, plasma immersion ion implantation, dielectrics,
charging effects, fluid model.",
abstract = "Implanta{\c{c}}{\~a}o I{\^o}nica por Imers{\~a}o em Plasma
(3IP) {\'e} um m{\'e}todo bastante conhecido de
modifica{\c{c}}{\~a}o superficial de materiais. Entretanto,
algumas limita{\c{c}}{\~o}es aparecem quando esta t{\'e}cnica
{\'e} aplicada a materiais diel{\'e}tricos. A
implanta{\c{c}}{\~a}o de {\'{\i}}ons na superf{\'{\i}}cie de
um material isolante causa o seu carregamento el{\'e}trico, que
tem um efeito negativo sobre o processo. Neste trabalho estuda-se
o processo de 3IP em substratos diel{\'e}tricos atrav{\'e}s de
diferentes abordagens. Simula{\c{c}}{\~o}es computacionais foram
realizadas, atrav{\'e}s da resolu{\c{c}}{\~a}o num{\'e}rica de
um modelo unidimensional simples da magnetohidrodin{\^a}mica,
utilizando um programa de computador que foi desenvolvido para
este prop{\'o}sito na linguagem FORTRAN90. Uma metodologia para a
resolu{\c{c}}{\~a}o deste modelo foi apresentada e diversos
par{\^a}metros de simula{\c{c}}{\~a}o foram investigados. Uma
t{\'e}cnica experimental em que se pode realizar medidas do
potencial na superf{\'{\i}}cie de um substrato diel{\'e}trico
durante a implanta{\c{c}}{\~a}o i{\^o}nica foi estudada.
Visando minimizar os efeitos negativos resultantes do carregamento
do substrato diel{\'e}trico, foram estudados diferentes
par{\^a}metros de pulso de alta-tens{\~a}o aplicado durante o
3IP. Atrav{\'e}s da Espectroscopia de El{\'e}trons Auger, foi
poss{\'{\i}}vel obter o perfil de concentra{\c{c}}{\~a}o
at{\^o}mica dos elementos na superf{\'{\i}}cie do substrato.
Estes dados foram utilizados para calcular a dose de {\'{\i}}ons
nitrog{\^e}nio implantados em amostras de sil{\'{\i}}cio
colocadas sobre o diel{\'e}trico, para estas diferentes
condi{\c{c}}{\~o}es experimentais. Resultados de
simula{\c{c}}{\~a}o foram comparados com os resultados
experimentais. Foi poss{\'{\i}}vel ent{\~a}o concluir que
materiais polim{\'e}ricos apresentam comportamento diferente de
materiais cer{\^a}micos durante o 3IP. Tamb{\'e}m foi observado
que os par{\^a}metros de pulso de alta-tens{\~a}o t{\^e}m
influ{\^e}ncia sobre os efeitos de carregamento em
diel{\'e}tricos e sobre a dose de {\'{\i}}ons retida, tanto em
substratos diel{\'e}tricos quanto em substratos condutores, tendo
grande import{\^a}ncia na efici{\^e}ncia do processo 3IP.
ABSTRACT: Plasma Immersion Ion implantation (PIII) is a well known
method for surface modification of materials. However, some
limitations appear when this technique is applied to dielectric
materials. Ion implantation on the surface of an insulating
material causes its electric charging, which have a negative
effect over the process. In this work, the process PIII on
dielectric substrates was studied by different approaches.
Computer simulations were performed, through the numerical
solution of a simple one-dimensional magnetohydrodynamic model,
using a computer program that was developed for this purpose in
the FORTRAN90 language. A methodology for the solution of this
model is presented and various simulation parameters were
investigated. An experimental technique that measures the
potential on the surface of a dielectric substrate during ion
implantation was studied. In order to minimize the negative
effects caused by electric charging of the dielectric substrate,
different high-voltage pulse parameters were investigated. Auger
Electron Spectroscopy was used to obtain the atomic concentration
profiles of elements on the surface of the substrates. With this
data it was possible to calculate the retained ion dose for
nitrogen implanted in silicon samples placed on top of dielectric
substrates for different experimental conditions. Simulation
results were then compared with experimental results. It was
possible to conclude that polymeric materials behave differently
of ceramic materials during PIII. It was also observed that
high-voltage pulse parameters have an influence over the charging
effects for dielectric substrates, and the retained ion dose, for
both dielectric and conductor substrates, having an important
influence over the efficiency of the PIII process.",
committee = "Ueda, Mario (presidente/orientador) and Oliveira, Rog{\'e}rio de
Moraes (orientador) and Castro, Joaquim Jos{\'e} Barroso de and
Kostov, Konstantin Georgiev",
copyholder = "SID/SCD",
englishtitle = "Study of the process of plasma immersion ion implantation on
dielectrics, by means of computer simulation and experimental
techniques.",
language = "pt",
pages = "101",
ibi = "8JMKD3MGP7W/3BFTKTE",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP7W/3BFTKTE",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "16 jun. 2024"
}