Efeito do envelhecimento na formação de nanopartículas de Pb na interface Si/SiO2

Abstract

A síntese de nano partículas (NPs) de Pb por feixe de íons foi estudada em termos de tratamentos térmicos em duas etapas, um envelhecimento a baixa temperatura por um longo tempo, seguido de um recozimento a alta temperatura por um tempo curto. As amostras foram analisadas por Espectrometria de Retro-espalhamento Rutherford (RBS) e Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET). Os resultados obtidos mostraram que durante o envelhecimento são formadas estruturas de Pb muito estáveis. Essas estruturas só se dissociam em alta temperatura, inibindo a nucleação de NPs na fase metálica e causando uma redistribuição atômica que remete a formação de um arranjo bidimensional, denso e uniforme de NPs de Pb na interface Si/SiO2. Os resultados foram discutidos com base em alguns conceitos de termodinâmica clássica.

The ion beam synthesis of Pb nanoparticles (NPs) in silica is studied in terms of a two step thermal annealing process consisting of a low temperature long time aging treatment followed by a high temperature short time one. The samples are investigated by Rutherford Backscattering Spectrometry (RBS) and Transmission Electron Microscopy (TEM). The results obtained show that, during the aging treatment, highly stable Pb trapping structures are formed. These structures only dissociate at high temperatures, inhibiting the nucleation of NPs in the metallic phase and causing an atomic redistribution that renders the exclusive formation of a two dimensional, uniform and dense array of Pb NPs at the silica silicon-interface. The results are discussed on the basis of classic thermodynamic concepts.