Estudos de dispositivos de ondas acústicas de superfície e fotoluminescência de nanofios semicondutores
João Vitor Chiaramonte Rocha
DISSERTAÇÃO
Português
T/UNICAMP R582e
[Studies of surface acoustic waves devices and photoluminescence of semiconductor nanowires]
Campinas, SP : [s.n.], 2024.
1 recurso online (120 p.) : il., digital, arquivo PDF.
Orientadores: Francisco Paulo Marques Rouxinol, Odilon Divino Damasceno Couto Júnior
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), Instituto de Física Gleb Wataghin
Resumo: A maior parte do trabalho foi focada no transdutor interdigital, cuja operação converte sinais elétricos em deformações mecânicas, mediados pelo efeito piezoelétrico, na forma de ondas acústicas de superfície propagantes em seu substrato. Inicialmente, foi feita uma tentativa de fabricação...
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Resumo: A maior parte do trabalho foi focada no transdutor interdigital, cuja operação converte sinais elétricos em deformações mecânicas, mediados pelo efeito piezoelétrico, na forma de ondas acústicas de superfície propagantes em seu substrato. Inicialmente, foi feita uma tentativa de fabricação do mesmo em um substrato piezoelétrico, o qual foi preparado com a deposição de um filme fino de ZnO sobre um waffer de Si através da Atomic Layer Deposition. A espessura, medida por elipsometria, foi em torno de 200 nm. Medidas de difratometria de raio-x indicaram que cerca de 53,4% dos cristais de ZnO estavam orientados na direção c, valor necessário para viabilizar o efeito piezoelétrico. Por fim, foram feitos testes de perfilometria, que indicaram seu perfil de rugosidade. Os eletrodos (chamados de transdutores interdigitais), receptores dos sinais elétricos, foram fabricados em cima do substrato em seguida, com o uso de fotolitografia, deposição de alumínio por evaporação e, lift-off. O trabalho prosseguiu com o estudo do design do dispositivo através de simulações numéricas, com sua caracterização dada em termos de transmissão e reflexão de sinal. O material piezoelétrico simulado em foco foi o LiNbO3-128Y, e as dimensões projetadas resultaram em uma ressonância de cerca de 487 MHz. Esse resultado está em concordância com os resultados experimentais de um dispositivo físico com características similares à simulação. Esses dispositivos são um meio de emaranhar estados quânticos de dispositivos supercondutores, cujo regime de operação é em temperaturas ultrabaixas (cerca de 10 mK). Para seguir nessa linha de pesquisa, também foram feitas medidas no dispositivo físico nessa faixa de temperatura no refrigerador de diluição de 3????????/4????????. Outro ponto importante para cumprir esse objetivo é aumentar o sinal transmitido, o que pode ser feito com a alocação de espelhos de Bragg nas adjacências do dispositivo. Então, mais simulações foram feitas para testar o efeito desses elementos. Os resultados foram compatíveis com o relatado experimentalmente na literatura. Finalmente, nanofios semicondutores de GaAs/GaAsP foram caracterizados em termos do sinal de fotoluminescência. Os resultados indicaram uma emissão em um comprimento de onda de cerca de 800 nm (infravermelho)
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Abstract: The focus of most of the work relies on the interdigital transducer. Its operation consists on converting electrical signals into mechanical deformations, mediated by the piezoelectric effect. Initially, a manufacturing attempt was made on a piezoelectric substrate, which was prepared by...
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Abstract: The focus of most of the work relies on the interdigital transducer. Its operation consists on converting electrical signals into mechanical deformations, mediated by the piezoelectric effect. Initially, a manufacturing attempt was made on a piezoelectric substrate, which was prepared by depositing a thin ZnO film on a Si waffer using Atomic Layer Deposition. The thickness was measured by ellipsometry, was around 200 nm. X-ray diffraction measurements indicated that around 53,4% of the ZnO crystals were oriented in the c direction, being enough to enable the piezoelectric effect. Finally, perfilometry tests were carried out, indicating its roughness profile. The electrodes (called interdigital transducers) receives the electrical signals. They were then manufactured on top of the substrate using photolithography, aluminum deposition by evaporation and lift-off. The work continued with the study of the device design through numerical simulations. Its characterization were given in terms of sigal trasmission and reflection. The simulated piezoelectric material in focus was LiNbO3-128Y, and the designed dimensions resulted in a resonance around 487 MHz. This result is in agreement with the experimental results of a physical device with characteristics similar to simulation. These devices are a mean of entangling quantum states of superconducting devices, at a ultra- low temperature (about 10 mK) operating regime. To continue this line of research, measurements were also made on the physical device in this temperature range in the 3????????/4???????? dilution refrigerator. Another important point to achieve this objective is to increase the transmitted signal. This can be done by placing Bragg mirrors in the vicinity of the device. Then, more simulations were carried out to test the effect of these elements. The results were compatible with those reported experimentally in the literature. Finally, GaAs/GaAsP semiconductor nanowires were characterized in terms of photoluminescence signal. The results indicated emission at a wavelength of around 800 nm (infrared)
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Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDF
Aberto
Rouxinol, Francisco Paulo Marques, 1977-
Orientador
Couto Júnior, Odilon Divino Damasceno, 1979-
Coorientador
Urbano, Ricardo Rodrigues, 1974-
Avaliador
Gelamo, Rogério Valentim, 1975-
Avaliador
Estudos de dispositivos de ondas acústicas de superfície e fotoluminescência de nanofios semicondutores
João Vitor Chiaramonte Rocha
Estudos de dispositivos de ondas acústicas de superfície e fotoluminescência de nanofios semicondutores
João Vitor Chiaramonte Rocha