Laboratório de Implantação Iônica

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Laboratório de Implantação de Íons.

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Avisos

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TERMO DE COMPROMISSO - USUÁRIOS EXTERNOS [1]

REGRAS PARA PUBLICAÇÕES : AFFILIATION and ACKNOWLEDGEMENT [2]

REGRAS DE USO DO LABORATÓRIO [3]

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Informação para usuários brasileiros

Para usuários brasileiros que desejam se inscrever para o horário do feixe, clique aqui [4]

Tutorial passo a passo clique aqui [5]

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Informação para usuários externos

Para usuários internacionais que desejam solicitar o horário do feixe, envie um e-mail para o Dr. Raquel Giulian (raquel.giulian@ufrgs.br) com as seguintes informações:

- Nome, endereço e afiliação.

- Quais técnicas serão utilizadas, para quais finalidades. Os resultados previstos ou os resultados obtidos por outras técnicas podem ser mostrados aqui para justificar o tempo de máquina solicitado. Se alguém do grupo tiver experiência anterior com a técnica solicitada, mencione-a aqui.

- Uma lista de amostras a serem analisadas e um resumo dos resultados esperados.

- Publicações prévias do grupo.

As solicitações de tempo de transferência de usuários externos serão avaliadas por um comitê local e serão classificadas de acordo com a qualidade da proposta, viabilidade e possíveis resultados.

O Laboratório de Implantação Iônica é uma plataforma multiusuária IE-MULTI atendida pelo Programa PREMIUM - PROPESQ.

Infra-estrutura: Aceleradores de íons, sala limpa, fornos de recozimento, oficina mecânica e microscópio eletrônico de varredura

Horário de atendimento dos bolsistas do Programa Premium:

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PORTAL DE ACCELERADORES IAEA - Accelerator Knowledge Portal [6]

Veja o blog do Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies [ http://bit.ly/MAdmsG]

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BIENNIAL REPORT 2021/22 do Laboratório [7]

BIENNIAL REPORT 2019/20 do Laboratório [8]

BIENNIAL REPORT 2017/18 do Laboratório [9]

BIENNIAL REPORT 2015/16 do Laboratório [10]

BIENNIAL REPORT 2013/14 do Laboratório [11]

ANNUAL REPORT 2012' do Laboratório [12]

ANNUAL REPORT 2011 do Laboratório [13]

ANNUAL REPORT 2010 do Laboratório [14]

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Fotos do Laboratório em http://implantador.multiply.com

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CRONOGRAMA (sujeito a modificações)

->Para acessar, clicar nos respectivos links abaixo:

IMPLANTADOR 500 kV

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TANDETRON 3 MV

[16]

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Reserva - Sala de Seminários

A sala de seminários do Laboratório de Implantação Iônica é utilizada para seminários, cursos e reuniões. A programação de utilização permanente da sala é mostrada na tabela abaixo.

PROGRAMAÇÃO PERMANENTE (Ano/Semestre: 2024/1)

Horário	Segunda-feira	Terça-feira	Quarta-feira	Quinta-feira	Sexta-feira
8:30 - 9:00	-	-	-	-	-
9:00 - 9:30	-	-	-	-	-
9:30 - 10:00	-	-	-	-	-
10:00 - 10:30	-	-	-	-	-
10:30 - 11:00	-	-	-	-	-
11:00 - 11:30	-	-	-	-	-
11:30 - 12:00	-	-	-	-	-
12:00 - 12:30	-	-	-	Reunião de grupo - HEPSim	-
12:30 - 13:00	-	-	-	Reunião de grupo - HEPSim	-
13:00 - 13:30	-	-	-	Reunião de grupo - HEPSim	Reunião de grupo - Johnny
13:30 - 14:00	-	-	MIC01 da PGMICRO - Henri	-	Reunião de grupo - Johnny
14:00 - 14:30	-	-	MIC01 da PGMICRO - Henri	-	Reunião de grupo - Johnny
14:30 - 15:00	-	-	MIC01 da PGMICRO - Henri	-	Reunião de grupo - Johnny
15:00 - 15:30	-	Reunião de grupo - Johnny	MIC01 da PGMICRO - Henri	Reunião MEIS - Pedro	Reunião de grupo - Johnny
15:30 - 16:00	-	Reunião de grupo - Johnny	MIC01 da PGMICRO - Henri	Reunião MEIS - Pedro	Reunião de grupo - Johnny
16:00 - 16:30	Reunião PowerMEIS - Pedro	Reunião de grupo - Johnny	MIC01 da PGMICRO - Henri	Curso de leitura PG - Pedro	Reunião de grupo - Johnny
16:30 - 17:00	Reunião PowerMEIS - Pedro	Reunião de grupo - Johnny	MIC01 da PGMICRO - Henri	Curso de leitura PG - Pedro	Reunião de grupo - Johnny
17:00 - 17:30	-	-	MIC01 da PGMICRO - Henri	Curso de leitura PG - Pedro	-
17:30 - 18:30	-	-	-	-	-
18:30 - 19:00	-	-	-	-	-

É possível reservar a sala para eventos esporádicos nos horários livres. As reservas esporádicas já efetuadas são as seguintes:

PROGRAMAÇÃO ESPORÁDICA (Ano/Semestre: 2023/2)

Dia	Horário	Responsável	Observação
08/02/2024 (quinta-feira)	10:00 - 12:00	Felipe Selau	Reunião
DD/MM/AAAA (SSSSS)	HH:MM - HH:MM	NNNN	OOOO

Para efetuar uma reserva, entre em contato com o Prof. Raul (raul@if.ufrgs.br ramal 6551).

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Fotos

mais fotos em http://implantador.multiply.com

http://implantador.multiply.com

Histórico

O Laboratório de Implantação Iônica do Instituto de Física da UFRGS surgiu em 1980 por iniciativa do Prof. Fernando C. Zawislak e de colegas que até então trabalhavam nas áreas de correlação angular perturbada e física nuclear. As atividades do Laboratório de Implantação Iônica tiveram início com a aquisição do acelerador de 400 kV em 1981 (e 1996 ampliado para 500 kV), com recursos da FINEP. Em 1989 recebemos um implantador de íons de 250 kV como doação da IBM (USA), que está dedicado a aplicações em microeletrônica. Antes do fim da década de 1990, o Laboratório de Implantação Iônica já era uma das facilidades de pesquisa de sucesso da UFRGS, não somente pela produção científica qualificada, mas também pela formação de doutores e mestres, e pelo intenso intercâmbio internacional.

Implantador

Acelerador Tandetron

Como resultado deste sucesso, o grupo de Implantação Iônica recebeu um novo auxílio da FINEP, que permitiu a aquisição, em janeiro de 1995, de um acelerador TANDEM de 3MV, instalado em novo prédio, e em operação desde dezembro de 1996.

Com estes três aceleradores, o Laboratório tem condições de produzir feixes de praticamente todos os isótopos estáveis da tabela periódica, permitindo uma atuação que cobre, além da pesquisa em física, muitas áreas da ciência dos materiais. Por outro lado, as duas máquinas de maior energia, e principalmente o acelerador Tandem de 3 MV, são instrumentos eficiêntes na análise de materiais, superfícies, interfaces e filmes finos, através das técnicas de Espectrometria de Retroespalhamento Rutherford (RBS), Canalização, Análise por Reações Nucleares (NRA), Análise por Detecção de Recuo Elástico (ERDA), Emissão de Raios-X Induzida por Partículas (PIXE) e Espalhamento, todas elas disponíveis no Laboratório de Implantação Iônica do Instituto de Física da Universidade Federal do Rio Grande do Sul.

Linhas de Pesquisa

• 1. Interação de íons com a matéria:

- estudo da excitação de plasmons com feixes moleculares;

- estudos de explosão Coulombiana de moleculas e perfilometria absoluta;

- determinação de poderes de freamento em de diversos íons em alvos semi-leves;

- estudo da dispersão de energia (straggling) de diferente tipo de íons em filmes de HfO₂, ZrO₂ e Al₂O₃.

• 2. Física de dispositivos semicondutores:

- processos tecnológicos;

- defeitos em semicondutores criados durante o processamento;

- síntese de novos materiais eletrônicos;

- medidas elétricas em micro e nano-estruturas.

• 3. Fotoluminescência emitida por nanocristais de Si e Ge formados por implantação iônica e recozimento a alta temperatura em matrizes de SiO₂ e Si₃N₄.

• 4. Estudo dos processos de formação e da estrutura de nanocristais de íons (Sn, Pb, Ge) implantados em SiO₂/Si e SiO₂/SiN/Si.

Filmes de SiO₂ crescidos sobre Si e sobre SiN/Si, são implantados com íons de Sn, Ge e Pb e submetidos à tratamento térmico para formar nanoestruturas no interior do SiO₂ e nas interfaces. A caracterização microestrutural é feita com as técnicas de RBS, TEM e HRTEM. Usando tratamentos térmicos a diferentes T e diferentes atmosferas, é possível “fabricar” nanoilhas de diversos tamanhos e localizações. Resultados interessantes recentemente obtidos mostram que é possível obter nanocristais de Si unicamente nas interfaces SiO₂/Si e SiO₂/SiN. Estes resultados tem potencial aplicação na moderna tecnologia de informação (filtros óticos, memórias “flash”, etc).

• 5. Investigação de filmes dielétricos nanoscópicos para utilização como dielétrico de porta em dispositivos semicondutores avançados.

-Processamento térmico. Estudo de transporte atômico. Passivação com hidrogênio e deutério. Estruturas MOS. Métodos de perfilometria com resolução sub-nanométrica por espalhamento de íons de energias intermediárias e por reações nucleares estreitas em baixas energias. Quantificação e perfilometria do hidrogênio por reação nuclear e dissolução química passo a passo.

- Filmes dielétricos crescidos termicamente sobre carbeto de silício. Investigar os mecanismos de crescimento através da mobilidade das espécies O, N, H, C e Si em filmes dielétricos durante o tratamento térmico de c-SiC em atmosferas oxidantes, nitretantes e/ou passivantes utilizando traçagem isotópica e análise com resolução subnanométrica por feixes de íons (NRA, NRP, RBS, LEIS, SIMS). Caracterizar a interface formada pelo filme dielétrico e o substrato de SiC por XPS e AFM. Modelar esses processos.

- Filmes dielétricos alternativos depositados sobre carbeto de silício. Investigar a estabilidade térmica através da mobilidade das espécies: metal, O, H, C e Si em filmes dielétricos alternativos ao SiO₂ depositados sobre lâminas de carbeto de silício monocristalino durante o tratamento térmico em atmosferas oxidantes (O₂), inertes (Ar, vácuo) e/ou passivantes (NO, H₂) utilizando traçagem isotópica e análise com alta resolução por feixes de íons (principalmente reações nucleares). Caracterizar a interface formada por XPS, SIMS e AFM.

• 6. Caracterização Físico-Química de Nanoestruturas de Materiais Semicondutores. O principal objetivo desse projeto é uma descrição físico-química detalhada de nanocristais semicondutores. Em tal descrição, serão abordados aspectos relacionados à alteração de sua superfície por tratamentos de passivação e funcionalização, além de sua exposição a ambientes oxidantes.

• 7. Determinação da composição elementar de alimentos e estudo de mecanismos de transporte iônico em proteínas e células utilizando a técnica de PIXE (Particle-Induced X-ray Emission).

• 8. Efeitos da irradiação iônica nas propriedades estruturais de filmes de carbono amorfo hidrogenado

Íons de diferentes átomos e energias são usados para estudar os efeitos da irradiação em filmes de a-C:H bem como em filmes com N e F incorporados durante os processos de deposição. Os estudos são realizados com as técnicas de RBS, reação nuclear, Raman, AFM, nanoindentação e FTIR. Os resultados obtidos mostram que a irradiação modifica a estrutura, a dureza e o módulo de Young dos filmes. Talvez, o resultado mais importante obtido recentemente é o efeito da irradiação sobre a tensão interna, que para doses mais elevadas de íons (N⁺ e Xe⁺) é nula. Face a diminuição significativa da tensão interna, atualmente estamos investigando propriedades de adesão e delaminação dos filmes irradiados.

• 9. Análise de composição química e distribuição em profundidade dos diversos elementos componentes de nanolaminados de compostos metálicos e multicamadas nanoscópicos.

Métodos de perfilometria com resolução sub-nanométrica por espalhamento de íons de energias intermediárias e por reações nucleares estreitas em baixas energias. Quantificação e perfilometria do hidrogênio por reação nuclear e dissolução química passo a passo.

• 10. Implantação iônica de sistemas metálicos, poliméricos e cerâmicos por imersão em plasma.

Caracterização mecânica, eletroquímica e tribológica dos sistemas implantados.

• 11. Revestimentos protetores nanoestruturados.

Preparação e caracterização física e mecânica de multicamadas nanoestruturadas de óxidos refratários (Al₂O₃, TiO₂, ZrO₂) para revestimento de ferramentas de corte destinadas a usinagem a seco. Investigação das relações entre composição, estrutura e propriedades mecânicas.

• 12. Aplicações da implantação iônica na otimização da estabilidade térmica da microestrutura de contatos e interconexões de Al e Cu em dispositivos microeletrônicos.

Os estudos nesta área enfocam o desenvolvimento de pesquisa sistemática, visando a evolução da microestrutura de filmes finos de Al e Cu simulando interconexões metálicas em dispositivos de microeletrônica. Os efeitos da T e da operação em altas densidades de corrente (MA.cm^-2) combinam-se aumentando a taxa de criação de vacâncias, direcionando o fluxo de átomos intersticiais através das colisões elétron de condução átomo da rede cristalina (da interconexão). Este fato cria regiões ricas em vacâncias, que crescem até provocar a ruptura da interconexão (falha por eletromigração). Os efeitos da modificação de nanoestrutura das interconexões produzidas por implantação iônica e/ou por processos de tratamento térmico serão agora estudados medindo a condutividade elétrica destas interconexões (testes de vida média).

• 13. Nanofios Semicondutores (síntese, modificação, caracterização e aplicações):

- síntese de nanofios verticalmente alinhados de ZnO através do método vapor-líquido-sólido (VLS) em substratos de Al₂O₃, Si, SiO₂, ITO/Si, GaN/Si;

- dopagem de nanofios de ZnO por implantação iônica;

- caracterização de nanofios de ZnO por SEM, HRTEM, AFM, PL, XRD;

- medidas elétricas em nanofios individuais e grupos de fios, dopados e não dopados;

-"field emission" em nanofios de ZnO crescidos em diferentes padrões; - sensoriamento de luz e gás a base de nanofios de ZnO.

• 14 Formação de padrões metálicos para o crescimento seletivo de nanofios semicondutores utilizando técnicas de litografia:

- litografia óptica;

- nanolitografia por AFM;

- nanolitografia por íons individuais;

- litografia por micro-feixe iônico.

Organograma

Organograma do Laboratório de Implantação Iônica - Reunião 17/03/2015

Coordenador Geral - Prof. Pedro Luis Grande

Vice-coordenador Geral - Prof. Paulo. F. P. Fichtner

Coordenador dos Aceleradores - Prof. Johnny F. Dias

Vice-coordenador dos Aceleradores - Prof. Livio Amaral

Comitê Gestor

Pedro Luis Grande, Johnny F. Dias, Paulo F. P. Fichtner Livio Amaral, Henri Boudinov, Jonder Morais, Fernanda Stedile, Cláudio Radtke

Sub-comitê Gestor - aceleradores

Johnny F. Dias, Agostinho Bulla, Livio Amaral

Comissão de usuários e RAU

José Henrique R. dos Santos, Raquel Giulian, Leandro Araújo

Pessoal

PESQUISADORES

Fernando Claudio Zawislak, Dr. (IF, UFRGS, 1967) - Fundador e Coordenador Geral do Grupo desde 1980 até 2008 [17]

Moni Behar, Dr. (UBA, ARGENTINA, 1970) - Coordenador dos Aceleradores desde 1982 até 2010 [18]

Israel Jacob Rabin Baumvol, Dr. (IF, UFRGS, 1977) [19]

Livio Amaral, Dr. (IF, UFRGS, 1982) [20]

Paulo Fernando Papaleo Fichtner, Dr. (IF, UFRGS, 1987) [21]

Pedro Luís Grande, Dr. (IF, UFRGS, 1989)- Coordenador Geral do Grupo a partir de 2009 Researcher ID[22]

Johnny Ferraz Dias, Dr. (UG, BÉLGICA, 1994)- Coordenador dos Aceleradores a partir de 2010 [23]

Henri Ivanov Boudinov , Dr. (IE-BAN, BULGÁRIA, 1991) [24]

Fernanda Chiarello Stedile, Dr. (IQ, UFRGS, 1994) [25]

Rafael Peretti Pezzi, Dr. (IF, UFRGS, 2009) [26] Caderno de Laboratório

Raul Carlos Fadanelli Filho, Dr. (IF, UFRGS, 2005) [27]

Ricardo Meurer Papaléo, Dr. (U.UPPSALA, SUÉCIA, 1996) - PUC-RS [28]

Rogério Luis Maltez, Dr.(IF, UFRGS, 1997) [29]

Jonder Morais, Dr.(IF, UFRGS, 1999) [30]

Claudio Radtke, Dr. (IF, UFRGS, 2003) [31]]

Cristiano Krug, Dr. (IF, UFRGS, 2003) [32]]

Daniel Lorscheitter Baptista, Dr. (IF, UFRGS, 2003) [33]

Gabriel Viera Soares, Dr. (IF, UFRGS, 2008) [34]

Leandro Langie Araujo, Dr. (IF, UFRGS, 2004) [35]

Raquel Giulian, Dr. (RSPE, ANU, AUSTRÁLIA, 2009) [36]

José Henrique Rodrigues dos Santos, Dr. (IF, UFRGS 1997) [37]

Agenor Hentz da Silva, Dr. (IF,UFRGS, 2008) [38]

Silma Alberton Corrêa, Dr. (IQ,UFRGS, 2013) [mailto: silma.alberton@ufrgs.br]

PESQUISADORES ASSOCIADOS

Douglas Langie da Silva, Dr. (IF, UFRGS, 2004) - Colaborador, UFPel [39]

Eduardo Ceretta Moreira, Dr (IF, UFRGS, 2000) - Colaborador, UNIPAMPA [40]

Irene Teresinha Santos Garcia, Dr (IF, UFRGS, 2001) - Colaborador, UFPEL [41]

Uilson Schwantz Sias, Dr. (IF, UFRGS, 2006) - Colaborador, CEFET-RS [42]

Felipe Kremer, Dr. (IF, UFRGS, 2010) - Colaborador, ANU, Austrália [43]

Carla Eliete Iochims dos Santos, Dr. (IF, UFRGS, 2011) - Colaborador, FURG [44]

Igor Alencar Vellame, Dr. (Technische Universität Bergakademie Freiberg (Alemanha, 2010)) - Colaborador, UFSC [45]

PÓS-DOUTORANDOS

Raquel Silva Thomaz

RESPONSÁVEL TÉCNICO PELOS ACELERADORES

Agostinho A. Bulla, Eng. Elétrico [46]

TÉCNICOS

Edison Valério Nunes Junior, técnico operador dos aceleradores[47]

Leandro Tedesco Rossetto, técnico operador dos aceleradores [48]

Paulo Kovalick, técnico mecânico, responsável pela oficina mecânica [49]

BOLSISTAS PREMIUM

Eduardo Ribeiro dos Santos [50]

Marcelo Cavagnolli [51]

Infra-estrutura

Acelerador Tandetron 3MV	Acelerador 500 kV	Acelerador 250 kV
Reatores e Fornos	Óptica	Sala limpa e preparação
Oficina Mecânica	Salas de apoio	Acelerador 250 kV

Técnicas

TÉCNICAS DE ANÁLISE POR FEIXE DE ÍONS

• Espectrometria de Retroespalhamento Rutherford (RBS) e Canalização

• Análise por Reações Nucleares (NRA)

• Análise por Detecção de Recuo Elástico (ERDA)

• Emissão de Raios-X Induzida por Partículas (PIXE)

• Espalhamento de Íons de Energia Média (MEIS)

IMPLANTAÇÃO E IRRADIAÇÃO IÔNICA

Laboratórios Associados

• Laboratório de Microeletrônica
• Laboratório de Físico-Química de Superfícies e Interfaces Sólidas
• Laboratório de Espectroscopia de Elétrons

Links

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• Manual PowerMeis

Contato

Laboratório de Implantação Iônica - Instituto de Física - Universidade Federal do Rio Grande do Sul – UFRGS

Av. Bento Gonçalves, 9500 91501-970 Porto Alegre, RS Brasil Fone: +55-51 3308-7004 Fax: +55-51 3308-7286

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