Produção e caracterização de guias de onda de telureto e germanato para aplicações em optoeletrônica.

Abstract

Sensores e Materiais (LAS) do INPE pela realização e análise das medidas de AFM. À minha mãe Luzinete Duarte e meu irmão Alessandro pelo amor e incentivo. Ao meu namorado Gabriel Landi, que tive a sorte de conhecer durante este trabalho, pelo apoio incondicional na conclusão da tese; por ter me dado forças nos momentos difíceis, pelo companheirismo, paciência, compreensão e principalmente por todo amor. Aos colegas do Laboratório de Vidros e Datação e amigos (em ordem alfabética): Thiago, pela amizade, apoio e momentos de descontração. Em especial, aos amigos Davinson, pela ajuda na utilização do sputtering e José, pelo auxílio na utilização do difratômetro de Raios-X. Aos amigos do LSI: Zaíra, Sérgio, Carlos Alberto, Ricardo Rangel, Marciel, entre outros, pela amizade, ajuda e companheirismo. Aos amigos que fiz na UFPE: Adalberto, Betson, Claudia, Marly, gaúcho e Thiago. Agradeço também às amigas: Juliana, Angélica e Regis pela amizade e momentos ímpares inestimáveis. Ao CNPq, pelo apoio financeiro por meio da bolsa de doutorado do Plano Nacional de Microeletrônica.A todos, que, direta ou indiretamente, contribuíram de alguma forma para a realização deste trabalho, meu muito obrigada! RESUMO Este trabalho tem como objetivo a confecção e caracterização de guias de onda de GeO 2 -PbO e TeO 2 -ZnO. Os guias de onda foram produzidos a partir de filmes finos e vidros usando diferentes procedimentos. Os filmes foram produzidos usando a técnica de RF "magnetron sputtering" e foram caracterizados por meio de várias análises. Em especial, a microscopia eletrônica de varredura foi indispensável para definição dos melhores processos para a construção dos guias de onda, o maior desafio do trabalho, pois não havia na literatura trabalhos desta natureza com os materiais em questão.Os guias nos filmes foram construídos sobre substratos de silício, utilizando-se os processos convencionais de microeletrônica: limpeza química, oxidação térmica, deposição por "sputtering", litografia óptica e corrosões úmidas e por plasma. Os diversos testes realizados com estes processos permitiram encontrar as melhores condições (corrosão por plasma de SF 6 , resiste AZ-5214 e remoção com microstripper 2001) para a implementação de guias de onda "rib" com largura de 1 à 10 m usando profundidades de 70 nm para o guia de GeO 2 -PbO e de 90 nm para o guia de TeO 2 -ZnO. Os guias de ondas "rib" de PbO-GeO 2 e TeO 2 -ZnO foram analisados opticamente quanto às perdas por propagação. Ambos apresentaram guiamento multimodo (TE) e os valores de atenuação experimentais obtidos foram de 2,2 dB/cm para o guia de GeO 2 -PbO e 1,5 dB/cm para o guia de TeO 2 -ZnO em 633 nm. Estes valores dependem da rugosidade superficial e lateral dos guias de ondas, da uniformidade dos filmes empregados e da diferença entre os índices de refração. Realizamos simulações do guiamento óptico em estruturas planares e tipo "rib", para obter as atenuações no guiamento. Os resultados calculados foram compatíveis aos encontrados experimentalmente Os guias de onda feitos com vidros ...

Produção e caracterização de filmes finos amorfos de germanato codopados com Tm³⁺ e Yb³⁺contendo nanopartículas metálicas para a produção de guias de onda.

“…... 59 Figura 2.12 -Desenho esquematico de uma guia plasmônico formado por NPs enfileiradas, destacando seu principio de funcionamento e seu uso na geração de excitação fluorescente em meio corante [34,90] [24,32,38]. Na obtenção das guias de onda normalmente são utilizadas as mesmas técnicas envolvidas em processos de microeletrônica, dentre as quais podemos citar, CVD, RF-Sputtering, corrosão por plasma e litografia óptica [44][45][46], além também do uso de laser de femtosegundo [47], ou ainda, tratamentos que proporcionam o mecanismo de troca iônica [24].…”

“…Na construção de guias do tipo RIB, os processos litográficos fizeram uso do fotorresiste AZ ® 1518, seguindo os passos[44]: Secagem da lâmina com álcool isopropílico por 20 s a 3500 rpm no "spinner"; Aplicação de promotor de aderência hexametildissilazana (HMDS) por 20 s a 3500 rpm no "spinner";3) Aplicação do fotorresiste e uniformização por 20 s a 3500 rpm no "spinner"; 4) Pré-cura de 90 s na temperatura de 105 °C; Exposição à luz ultravioleta por 15 s; Revelação do fotorresiste por cerca de 40 s (solução com 3 partes do revelador MIF 312 e 1 parte de água DI); Cura de 5 minutos à 130 °C; Na construção de guias do tipo PEDESTAL, os processos litográficos fizeram uso do mesmo fotorresiste (AZ ® 1518), seguindo os passos [46]: 1) Secagem da lâmina com álcool isopropílico por 20 s a 3000 rpm no "spinner"; . A Figura 3.9 mostra uma imagem de MEV do filme GeO 2 -PbO observada após a revelação dos padrões de guias de ondas para a construção de guias RIB.…”

“…Tabela 3.4. Os parâmetros utilizados para a corrosão dos filmes de germanato foram estabelecidos em trabalho anterior do grupo[44,45].Desta forma, foi adotado um novo procedimento durante os processos de corrosão, onde, a cada 30 minutos de corrosão, as lâminas são submetidas a uma solução de ácido nítrico e água (1:10) por 10 segundos. Essa solução remove as com capacidade de dissolver qualquer material orgânico, exceto alguns tipos de polímero tais como Teflon®, polipropileno, polietileno de alta e baixa densidade entre outros.…”

“…No processo de produção de guias de onda amplificadoras, foram depositados filmes finos codopados com Tm 3+ /Yb 3+ utilizando-se 8 pellets de Tm 2 O 3 sobre o alvo de Yb 2 O 3 , ou seja, os mesmos parâmetros da amostra GP-T8Y, exceto pelo tempo de deposição que neste caso foi de 9 horas. O tempo escolhido não somente se baseou em trabalho anterior[44,45], mas também na necessidade de se obter guias com altura de núcleo suficiente para acoplar comprimentos de onda maiores e diminuir as perdas por propagação. Os filmes foram produzidos sob as condições expostas na Tabela 4.4.Após o processo de litografia, as lâminas foram submetidas a diferentes processos de corrosão, seguindo os parâmetros apresentados na Tabela 4.5, pois a dificuldade em obter as guias nos levou a produzir diversas amostras, como será visto adiante.…”

Produção e caracterização de filmes finos amorfos para aplicações em dispositivos fotônicos.

“…Isto é decorrente das limitações da litografia. Os resultados encontrados são similares aos obtidos em filmes PbO-GeO 2 e TeO 2 -ZnO em trabalho de doutorado realizado pelo grupo [2]. Também notamos que a presença do espalhamento da luz contribuiu para as medidas terem variâncias significativas.…”