Mestrado em Física – Ramo Física Aplicada, 2013 - 2014

Instrumentação e dispositivos

Pedro Alpuim

Departamento de Física, Universidade do Minho

Nanoelectronics: thin film devices group

http://inl.int/working_groups/20

Thin film semiconductor devices, graphene devices

Programa ________________________________________Parte A (Módulo A)Tecnologia de Silício avançada:

(i) Integração; (ii) Litografia; (iii) Gravação a seco; (iv) Oxidação e difusão; (v) Metalização; (vi) Deposição de filmes finos; (vii) Micromaquinação em volume e de superfície.

Parte B (Módulo B)

Dispositivos para aquisição e processamento de sinal:

(i) Díodos e transístores bipolares; (ii) O MOSFET e a tecnologia CMOS; (iii) Amplificadores operacionais; (iv) Transdutores (PMT, CCD, outros); (ii) Conversão analogica-digital de sinal: ADC/DAC; (iii) Controlo de sistemas e processos; (iv) Técnicas de detecção síncrona (modulação e detecção de sinais – amplificador Lock-in)

Parte C (Módulo C)

Sistemas avançados de imagem:

(i) Microscopia electrónica de varrimento (SEM); (ii) Miscroscopia de transmissão electrónica (TEM); (iii) Microscopias de sonda de varrimento (SPM); (iv) Microscopia confocalNota: as tecnologias a abordar de entre as enumeradas acima serão apenas aquelas a que houver acesso directo no ano lectivo em questão.

Instrumentação e Dispositivos

• Elaboração de relatórios detalhados das actividades experimentais;

• Elaboração de protocolos de funcionamento de sistemas para medições específicas;

• Apresentação e discussão oral, individual, de artigos científicos onde seja relevante a utilização do equipamento em estudo;

• Resolução de problemas (t.p.c.)

• Assiduidade às aulas (número máximo de faltas regulamentar)

Avaliação

• OT Orientação Tutorial 10 h semestrais

• PL Práticas Laboratoriais 20 h

• T Teóricas 35 h

• S Seminário 10 h

• Trabalho autónomo: 135 Horas (9 h por semana)

I&D: Horas de contacto

1 semestre = 15 semanas

• “Physics of Semiconductor Devices”, S.M. Sze, K.K. Ng, 3rd Edition, J. Wiley & Sons Inc., New York (2006)

• “Principles of Electrical Engineering Materials and Devices”, S.O. Kasap, McGraw-Hill Higher Education, 3rd Edition, Singapore (2006)

• “An Introduction to Microelectromechanical Systems Engineering”, N. Maluf, Artech House, Boston (1999)

• “MOSFETS e Amplificadores Operacionais”, J.G. Vieira da Rocha, Netmove Comunicação Global, Lda, Porto (2005)

• “Introduction to Nanoscience”, S. M. Lindsay, Oxford University Press (2010)

• “The art of electronics”, P. Horowitz, W. Hill (2nd Edition) Cambridge University Press (1989)

Bibliografia

Tecnologia de Silício avançadaSala limpa de classe 100

Alinhador de máscaras

Fotolitografia

Dispositivos para aquisição e processamento de sinal

_

+

vo1

_+

v2

_

+

R2

vo

R1

R2R1

R3

R3

Rg

vo2

v1

A1

A2

Amplificador de instrumentação

Diagrama do funcionamento do amplificador síncrono seguidor de fase (lock-in)

Esquema óptico da montagem para medição da fotocondutividade

SEM cross section of a MOS Transistor|SOURCE: Courtesy of Don Scansen, Semicondutcor Insights, Kanata, Ontario, Canada

O BJT e o MOSFET

Esquema de um dispositivo NMOS

Curva de saída do n-FET Polarização do BJT com fonte de corrente

Sistemas avançados de imagem

Microscópio Raman Confocal

Miscroscópio de Transmissão Electrónica de Alta Resolução (HRTEM) com correcção de aberração

Microscópio de Varrimento de Sonda de Ultra-Alto Vácuo

Grelha TEM coberta com grafeno suspenso

Agradecimentos

• Ao Prof. Safa Kasap por disponibilizar as transparências do curso seu livro “Principles of Electrical Engineering Materials and Devices”

• À Prof. Fátima Cerqueira por disponibilizar os instrumentos do laboratório de fotocondutividade

Obrigado pela vossa atenção.Ficamos à vossa espera no próximo ano!