Universidade de São Paulo Laboratório de Filmes Finos Instituto de Física

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MEV SPM Microscópio Óptico CVD MePIIID Ângulo de Contato Elipsômetro
Microscópio Eletrônico de Varredura,Microanálise EDS e Nanolitografia Microscópio de Força Atômica, Tunelamento e Família Microscópio de Luz - Aumentos de 50x a 5000x Deposição por Vapor Químico a Plasma (Diamante e Nanotubos de Carbono) Deposição de Filmes Finos por Plasma de Arco Catódico Molhabilidade, Tensão Superficial e Interfacial, Energia de Superfície Constantes Ópticas de Materiais e Medidas de Espessura de Filmes


Grupo de Pesquisa


  • Pesquisadora Coordenadora do Grupo: Profª Maria Cecília Salvadori

  • Pesquisador Colaborador : Profº Ian G. Brown

  • Especialistas em Laboratório: Dra. Fernanda de Sá Teixeira e Leonardo Gimenes Sgubin


  • Pós-Doutorandos: Dr. Demetrio Jackson dos Santos, Dr. Antonio Carlos Cunha Migliano e Dra. Yasmara Conceição de Polli Migliano

  • Doutorandos: Wagner Wlysses Rodrigues de Araújo e Roman Spirin

  • Mestrando: Dennis Gerardo Brenes Badilla

  • Alunos de Iniciação Científica: Heitor de Jesus e Martins de Amorim e Raissa Lima de Oblitas

  • Doutoramentos concluídos

  • Mestrados concluídos



  • Pesquisadores


    Profª Maria Cecília Salvadori - Professora Associada do Instituto de Física da USP

    A principal linha de pesquisa consiste no estudo de micro e nanoestruturas em filmes finos. Dentro desse tema, podemos dividir os objetivos do Laboratório em quatro tópicos:

    (1) Analisar o caráter nanoestruturado dos filmes depositados por plasma. Algumas das propriedades em estudo são:

    a. Resistividade elétrica de filmes finos de metais e semicondutores: medidas e desenvolvimento de um novo modelo quântico;

    b. Efeito Seebeck em junções entre filmes finos com espessuras nanométricas, onde os efeitos quânticos aparecem (Quantum Size Effects);

    c. Módulo Elástico de filmes finos nanoestruturados no limite de espessura e nanoestrutura onde as dimensões dos grãos e dos intergrãos desempenham essencial.

    d. Super hidrofobia e lipofobia de superfícies micro e nanoestruturadas.

    (2) Desenvolvimento de técnicas e instrumentação para deposição de filmes finos e fabricação de micro e nanoestruturas.

    (3) Desenvolvimento e fabricação de microdispositivos, incluindo acionamento elétrico (MEMS - MicroElectroMechanical Systems) com aplicação tecnológica direta.

    (4) Desenvolvimento e fabricação de nanocomponentes, como filmes com anisotropia em resistividade obtido através de nanofabricação.

    Profº Ian G. Brown - Lawrence Berkeley Laboratory

    Ian Brown is an experimental plasma physicist with interest in novel applications of plasmas and ion beams, plasma and ion beam interaction with surfaces, ion implantation and material surface modification, biological applications of plasma physics, plasma CVD diamond synthesis, thin film and multilayer deposition using plasma and ion beam techniques, vacuum arc plasmas, and other areas of basic and applied plasma physics.



    Equipe


    Dra. Fernanda de Sá Teixeira

    Doutora em Ciências pelo Departamento de Engenharia Elétrica da Escola Politécnica da USP, pelo trabalho "Implantação Iônica de Baixa Energia em Polímeros para Desenvolvimento de Camadas Compósitas Condutoras Litografáveis" (2010). Mestre em Engenharia Elétrica (Microeletrônica) pela Escola Politécnica da USP tendo desenvolvido o projeto de pesquisa "Anisotropia de Resistividade Elétrica em Filmes Finos Nanoestruturados" (2007). Possui graduação em Tecnologia em Mecânica de Precisão pelo Centro Estadual de Educação Tecnológica Paula Souza (2002). Desde 2003 é Especialista em Laboratório do Instituto de Física da Universidade de São Paulo (Laboratório de Filmes Finos), desempenhando atividades técnico-científicas ligadas à função. Tem experiência na área de filmes finos e nanoestruturas, atuando na área experimental de deposição de filmes e de criação das nanoestuturas por implantação iônica, utilizando plasma de arco catódico em vácuo. Trabalha intensamente na caracterização de amostras diversas utilizando Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Microanálise EDS (Energy Dispersive Spectroscopy), Microscopia de Força Atômica (AFM), Tunelamento (STM), Força Magnética (MFM), Força Elétrica (EFM e Kelvin), Microscopia Óptica, Ângulo de Contato e Rutherford Backscattering Spectrometry (RBS). Outras caracterizações que usa são Particle Induced X-Ray Emission (PIXE), Espectroscopia Óptica UV-Vis, Espalhamento de Raios-X a Baixos Ângulos (SAXS) e Difração de Raios-X (XRD). Trabalha com nanolitografia por feixe de elétrons e nanolitografia por SPM (Scanning Probe Microscope), técnicas aplicadas à criação de micro e nanoestruturas em superfícies, além de regiões seletivas para funcionalização por plasma.




    Leonardo Gimenes Sgubin

    Formado no curso Superior de Tecnologia em Materiais, Processos e Componentes Eletrônicos - MPCE ministrado na Faculdade de Tecnologia de São Paulo - FATEC-SP do Centro Estadual de Educação Tecnológica Paula Souza - CEETEPS, vinculado à Universidade Estadual Paulista - UNESP, recebendo o título de Tecnólogo. Foi durante quase dois anos estagiário e estudante de iniciação científica integrante do Grupo de Estudos de Gases Rarefeitos e Metrologia em Sistemas de Vcuo no Laboratório de Tecnologia do Vácuo da FATEC-SP, pesquisando e desenvolvendo métodos para a calibração e operação de padrões absolutos de vácuo. Atualmente trabalha em tempo integral no Laboratório de Filmes Finos - LFF do Instituto de Física da Universidade de São Paulo - USP, onde é Especialista em Laboratório desenvolvendo trabalhos de investigação científica a partir de projetos liderados por docentes, com objetivos didático-científicos e de extensão.






    Dr. Demétrio Jackson dos Santos

    Investigação e caracterização de interfaces de materiais: polímeros, metais e cerâmicos.

    Este estudo tem como objetivo investigar os fenômenos presentes e consequentemente as estruturas formadas em interfaces entre materiais. A obtenção de filmes finos por plasma, para materiais metálicos, e por spin coating, para materiais poliméricos e cerâmicos, permite o acesso às regiões de interfaces entre as fases e sua caraterização. Métodos de espectroscopia, como infravermelho (FTIR), RBS e XPS, associados à utilização de microscopias de força atômica (AFM) e eletrônica de varredura (MEV), geram as informações necessárias para a representação das estruturas nas interfaces. Através da caracterização da interface pode ser possível relacionar as estruturas presentes como algumas propriedades destes materiais aplicados, como adesão, resistência a corrosão e comportamento mecânico.








    Dra. Yasmara Conceição de Polli Migliano e Dr. Antonio Carlos Cunha Migliano

    Desenvolvimento de cerâmicas com aplicações em encapsulamento de sensores em RF e micro-ondas, radome e biossensores

    Este projeto científico e tecnológico esta dirigido para desenvolvimento, confecção, avaliação eletromagnética e validação de sensores eletromagnéticos que empregam como transdutores ferritas de cobalto, com adições de óxidos de cobre, bário e manganês. Ferramentas computacionais, que utilizam o método de diferenças finitas no domínio do tempo (DFDT), serão utilizadas para o estudo e avaliação das microestruturas obtidas, considerando as propriedades eletromagnéticas medidas do arranjo microestrutural, formado pelos grãos de ferrita e regiões intersticiais. De acordo com a literatura, as ferritas de cobalto têm potencial para aplicações no encapsulamento de sensores em radiofrequência (RF) e micro-ondas. No entanto, não são encontrados dados suficientes de suas propriedades eletromagnéticas, que possam cumprir as exigências de projeto para os seus desenvolvimentos. Desta forma, esse trabalho tem como objetivo a investigação das propriedades intrínsecas dessas ferritas, permeabilidade magnética relativa complexa e permissividade relativa complexa, com aplicações em sensores aeroespaciais, tais como: sensores de corrente pulsada, blindagens térmicas e eletromagnéticas etc








    Wagner Wlysses Rodrigues de Araújo

    Modificação de superfícies para uso em cultura de células

    Neste projeto propomos estudar modificações de superfícies de substratos para cultura celular. Os materiais a serem utilizados são os polímeros SU-8 e PDMS, diamante e diamondlike carbon. O objetivo será analisar o desempenho de culturas celulares realizadas sobre superfícies onde foram microfabricadas estruturas e sobre superfícies planas que foram sujeitas a tratamento utilizando plasma. Como finalização do trabalho, serão projetadas superfícies compondo morfologia e tratamento com plasma para a obtenção de superfícies modificadas onde a cultura de células deverá ocorrer em áreas seletivas.








    Roman Spirin

    Hidro e Lipofobia Obtidas através de Nanoestruturas em Superfícies

    A hidrofobia e lipofobia de uma superfície estão associadas à sua natureza química e à morfologia da superfície. Trabalhos recentes têm estudado superfícies micro ou nanofabricadas, incluindo replicas de morfologias existentes na natureza. Vários modelos teóricos têm sido propostos nos últimos anos para explicar a superhidrofobia e a lipofobia de superfícies litografadas. Especificamente neste projeto será explorado o comportamento hidrofóbico e lipofóbico de superfícies onde serão introduzidas micro ou nanoestruturas periódicas. O aspecto original do trabalho está ligado à escala métrica dessas estruturas. Nossa proposta consiste em definir um padrão periódico e estudar a superhidrofobia e a lipofobia de superfícies litografadas com estruturas em escalas entre 100 µm e 40 nm. Os resultados obtidos serão analisados e comparados com os existentes na literatura, procurando sempre definir a escala a partir da qual a superfície passa a ter um caráter hidrofóbico ou lipofóbico acentuado. Paralelamente serão analisados os aspectos físicos essenciais do fenômeno, interpretando os resultados experimentais à luz das teorias vigentes.








    Dennis Gerardo Brenes Badilla

    Células Solares Orgânicas com Adição de Nanopartículas de Ouro na Camada de ITO

    O projeto consiste na fabricação, estudo e caracterização de células solares orgânicas de heterojunção modificadas com nanopartículas de ouro na camada do eletrodo condutor transparente. Uma célula solar orgânica de heterojunção é composta por várias camadas, cada uma com uma função específica do processo fotovoltaico. No caso mais simples, estas camadas consistem em: o anodo, que funciona como o eletrodo condutor transparente, é um filme fino depositado sobre um substrato transparente, normalmente vidro. O filme condutor transparente que será utilizado neste projeto é o conhecido Óxido de Índio dopado com estanho (ITO), o qual foi escolhido pela sua alta transparência e condutividade. Sobre o anodo usualmente deposita-se o sistema polimérico PEDOT:PSS dopado com poli(4-sulfonato de estireno)), seguido de uma camada ativa, por exemplo, uma mistura de MEHPPV com fulereno (C60), que é desordenada e cria um sistema de dois componentes que se interpenetram em uma rede ou heterojunção de fases doadoras e receptoras. Finalmente, o catodo que pode ser uma camada de alumínio. Este projeto se refere à modificação da interface entre o eletrodo de ITO e a camada PEDOT:PSS através de implantação iônica de ouro na superfície do ITO, o que deve gerar uma rede bidimensional de nanopartículas de ouro logo abaixo de sua superfície. A finalidade dessa modificação consiste na melhora da estabilidade da interface ITO / PEDOT:PSS e na melhora do contato entre esses dois importantes elementos, o que levaria a uma maior coleta de elétrons e, consequentemente, a uma maior eficiência do dispositivo fotovoltaico. Serão fabricadas células solares simples e modificadas, o que deverá permitir a avaliação do desempenho da modificação realizada na interface ITO / PEDOT:PSS.




    Heitor de Jesus e Martins de Amorim

    Produção e caracterização de réplicas de superfícies microfabricadas

    Modificação de superfície tem sido largamente utilizada em materiais que devem manter contato com células vivas. Tratamentos químicos ou utilizando plasma são os mais usados, apresentando consideráveis alterações das propriedades da superfície. As aplicações vão desde a indústria estética à indústria de microeletrônica. A superfície é modificada introduzindo microestruturas na superfície, em escalas diversas de tamanho, usando as técnicas específicas, como o tratamento com plasma altera em termos químicos e físicos a superfície do material, modificando várias propriedades, como a energia de superfície e o potencial elétrico, por exemplo. Outra técnica é a da microlitografia via feixe de elétrons, realizada por um Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV). O objetivo deste projeto de iniciação científica é explorar morfologias periódicas em diversas escalas métricas para substratos que posteriormente poderão ser utilizados em culturas de células. Essas morfologias são produzidas na superfície de polímeros, SU-8 e PDMS, para análise de estruturas superficiais modificadas ideais e adversas para a cultura celular. Com tais informações, é possível desenvolver superfícies modificadas, onde a cultura celular ocorrerá de forma seletiva, por exemplo. A maior ou menor interação das culturas celulares, então, dependerá tanto da natureza química da superfície quanto das microestruturas em escalas de tamanho variado. As réplicas das superfícies originais em SU-8 são obtidas com precisão micrométrica. As amostras produzidas são caraterizadas por ângulo de contato, obtendo seus ângulos de avanço e recesso. A técnica de replicação de superfícies utilizando PDMS, apesar de simples, envolve conceitos importantes como o de molhabilidade de superfícies e de polimerização do material.


    Raissa Lima de Oblitas

    Utilização de Microscopia Eletrônica de Varredura para observação de micro e nanoestruturas

    Com o crescente desenvolvimento de micro e nanotecnologia em diversos campos da ciência e da indústria, o Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) é uma importante ferramenta para caracterização de amostras com micro e nanoestruturas e também para modificação destas superfícies, através da nanolitografia por feixe de elétrons. Sendo assim, neste projeto pretende-se desenvolver o conhecimento aprofundado sobre o sistema e funcionamento do MEV (óptica eletrônica, interação de elétrons com superfície, emissão de raios-X característicos, sistema de vácuo, entre outros), assim como o treinamento na operação do microscópio para atendimento de qualidade a empresas e pesquisadores.












    Doutoramentos concluídos

  • Márcio Roberto da Silva Oliveira: Superfícies super-hidrofóbicas obtidas através de microestruturas litografadas. Tese de doutoramento defendida na Escola Politécnica da USP em 10 de julho de 2011. Bolsa de Doutoramento CNPq.

  • Fernanda de Sá Teixeira: Implantação Iônica de Baixa Energia em Polímeros para Desenvolvimento de Camadas Compósitas Condutoras Litografáveis. Tese de doutoramento defendida na Escola Politécnica da USP em 28 de junho de 2010. Bolsa de Doutoramento FAPESP (proc. nº08/04986-0).

  • Rodrigo Sérgio Wiederkehr: "Caracterização de uma microválvula fabricada usando o polímero piezelétrico poli(fluoreto de vinilideno) (PVDF) integrada a saída de um microbocal sônico". Tese de Doutoramento defendida no Instituto de Física da USP em 17 de dezembro de 2007. Bolsa de Doutoramento Direto FAPESP (proc. nº03/00754-3).

  • Deilton Reis Martins: “Análise quantitativa na fidelidade de microestruturas em réplicas de diamante e recobrimentos de DLC”. Tese de Doutorado defendida na Escola Politécnica da USP em 25 setembro de 2006. Bolsa de Doutorado FAPESP (proc. nº02/00765-2) entre 1º de julho de 2002 e 30 de junho de 2005 e bolsa do CNPq entre outubro de 2005 e maio de 2006.

  • Leônidas Lopes de Melo: "Dinâmica de crescimento de filmes de platina e ouro". Tese de Doutorado defendida no Instituto de Física da USP em 28 de maio de 2004. Bolsa de Doutoramento FAPESP (proc. nº00/12773-4).

  • Alfredo Rodrigues Vaz:“Medidas do Módulo Elástico de Filmes Finos Metálicos”. Tese de Doutorado defendida no Instituto de Física da USP em 22 de março de 2004. Bolsa de Doutoramento do CNPq.

  • Suelene da Silva:"Microbocais Sônicos de Diamante". Tese de Doutoramento defendida no Instituto de Física da USP em 6 de junho de 2002. Bolsa de Doutoramento FAPESP (proc. nº98/07525-0).

  • Victor P. Mammana: "Novos Processos e Configurações para Mostradores Planos de Informação". Tese de Doutoramento defendida no Instituto de Física da USP em 24 de novembro de 2000. Bolsa de Doutoramento FAPESP (proc. nº96/5852-8).



  • Mestrados concluídos

  • Wagner Wlysses Rodrigues de Araújo: “Modificação de superfície de diamante utilizando plasma e caracterização por Kelvin Force Microscopy.” Dissertação de Mestrado defendida no Instituto de Física da USP em 19 de novembro de 2010. Bolsa CNPq.

  • Fernando Massa Fernandes: “Síntese de nanotubos de carbono orientados e aplicação na fabricação de pontas de AFM." Dissertação de Mestrado defendida no Instituto de Física da USP em 2008. Bolsa CAPES.

  • Reginaldo de Jesus Costa Farias: “Resistividade elétrica de filmes finos nanoestruturados de platina e ouro”. Dissertação de Mestrado defendida no Instituto de Física da USP em 11 de agosto de 2004. Bolsa CAPES.

  • Deilton Reis Martins: “Estudo da Pureza de Filmes Depositados por Vacuum Arc Plasma Deposition System”. Dissertação de Mestrado defendida na Escola Politécnica da USP em 10 de junho de 2002. Bolsa de Mestrado da FAPESP (proc. nº 00/00611-0).

  • Marcilei Aparecida Guazzelli da Silveira : "Medidas de Expoentes Críticos de Filmes de Diamante por Meio de Microscopia de Força Atômica". Dissertação de Mestrado defendida no Instituto de Física da USP em 28 de maio de 1999. Bolsa de Mestrado da FAPESP (proc. nº 96/05506-2).

  • Suelene da Silva: "Recobrimento de Ferramentas de Corte com Filmes de Diamante". Dissertação de Mestrado defendida no Instituto de Física da USP em 29 de outubro de 1997. Bolsa de Mestrado da FAPESP (proc. nº 95/5071-3).

  • Victor P. Mammana: "Membranas Porosas Auto Sustentadas de Diamante". Dissertação de Mestrado defendida no Instituto de Física da USP em 9 de dezembro de 1996. Bolsa de Mestrado da FAPESP (proc. nº 93/03989-8).



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