Técnica de explosão coulombiana por MEIS : caracterização avançada de filmes finos poliméricos e materiais nanoestruturados - Pezzin, Leonardo Kramer (2025)
A espessura de um filme influencia diversas propriedades e usos, desde microeletrônica a materiais hospitalares. Portanto, a sua precisa determinação é de grande importância, especialmente para filmes ultrafinos na escala nanométrica. Uma das técnicas mais consolidadas de análise de superfície é a análise por feixe de íons, onde um feixe iônico interage com a amostra por meio de espalhamento inelástico. A inovação deste trabalho reside na proposta de medir a espessura e a densidade de filmes poliméricos por Medium Energy Ion Scattering (MEIS), já que outras técnicas utilizadas na literatura não conseguem determinar a densidade e espessura de forma independente, muitas vezes assumindo a priori uma densidade homogênea e semelhante à de bulk em toda a superfície do filme, o que nem sempre é verdade. O presente estudo determina a espessura de filmes finos poliméricos de poli(metil metacrilato) (PMMA) utilizando a técnica de Explosão Coulombiana através do MEIS com feixes de H+ 2 (100 keV/u) e HeH+ (50 keV/u). A técnica de explosão coulombiana utiliza o tempo de separação entre fragmentos de íons incidentes para determinar a espessura e a densidade de um filme fino. Para isso, utilizou-se três conjuntos de amostras. Os experimentos de explosão Coulombiana foram realizados com uma série de feixes moleculares e iônicos com várias energias, embora com energias por nucleon semelhantes em comparação com um único íon H+. Dentre os resultados para diferentes amostras de PMMA em Au/Ta/SiO2 e Au/Cr/SiO2 mostraram-se inconclusivos, enquanto amostras de Au/PMMA/Au/SiO2 apresentaram um valor médio de 76 Å para a explosão com feixe H+ 2 e 78 Å com o feixe HeH+. Os resultados diferem em 30 % da densidade nominal do PMMA (1,18g/cm3 ), sendo 0,8g/cm3 .