Ultrafine particles produced by plasma enhanced chemical vapor deposition -from SiH4, CH4, NH3 and B2H6 gas mixtures- for nanostructured ceramics applications

[eng] Ultrafine particles of silicon and related binary and ternary alloys of the Si-B-C-N system produced in our research group from silane, methane, diborane, ammonia and nitrogen precursor gases by plasma enhanced chemical vapor deposition at low pressure and room temperature are reviewed. The in-situ techniques of plasma analysis and surface characterization (quadrupolar mass spectrometry, optical emission spectroscopy and ellipsometry) providing evidence of powder formation and the polymerization reactions based on the SinH2n- negative radicals electrically confined in the plasma sheath are described. The square wave modulation (SQWM) of the rf power is discussed as an efficient method of controlling the powder particle production with low particle-size dispersion. The properties of the powder particles determined by different structural characterization techniques providing their size and distribution, crystalline order and morphology, chemical composition and chemical bond vibrational characteristics, are analyzed and discussed[cat] Hom presenta una revisió sobre les partícules ultrafines de silici i els seus aliatges binaris i ternaris del sistema Si-B-C-N, produïdes en el nostre grup de recerca a partir dels gasos precursors silà, metà, diborà, amoníac i nitrogen, per dipòsit químic en fase vapor (CVD) reforçat per plasma, a baixa pressió i temperatura ambient. És descrita també la utilització de tècniques in situ d'anàlisi per plasma i de caracterització de superfícies (espectroscòpia de masses quadripolar, espectroscòpia òptica d’emissió i el·lipsometria), que donaren l’evidència de formació de partícules de pols i de reaccions de polimerització basades en radicals negatius SinH2n– confinats elèctricament en l’embolcall del plasma. La modulació d’ona quadrada (SQWM) de la font de rf és estudiada com un eficient mètode de control de la producció de partícules amb una petita dispersió de llurs dimensions. Finalment, hom analitza i discuteix les propietats de les partícules produïdes, determinades per diferents tècniques de caracterització, que permeteren obtenir llurs dimensions i distribució, ordre cristal·lí i morfologia, composició química i les característiques vibracionals dels enllaços químic

Welcome and opening of the "New Trends in Composite Workshop"

Acte de benvinguda i obertura de la Jornada "Noves tendències en materials compòsits" a càrrec del Dr. Josep Calbó, vicerector de Projectes Estratègics i el Dr. Josep Costa, director científic del Campus Compòsits de la Ud

Tecnologia dels materials [2009]

Dins de la disciplina de Ciència i Enginyeria dels Materials, en la qual s’estudia la interrelació entre l’estructura, el processament, les propietats i les aplicacions dels materials, aquest llibre intenta descriure com les tècniques de processament industrial afecten l’estructura dels materials. L’enfocament del text se centra en el material, no pas en les tècniques emprades, temàtica més propera a les tecnologies de fabricació. El temari s’ha organitzat en cinc grans temes. Els quatre primers intenten donar els fonaments d’una tecnologia de processament (colament dels metalls, conformació per deformació, conformació per sinterització, tractaments tèrmics) mentre que el cinquè es dedica a la corrosió. El temari no inclou la tecnologia dels materials polímers que mereixeria un temari específi

Tecnologia dels materials: 2a edició amb qüestions i exercicis [versió html]

Dins de la disciplina de Ciència i Enginyeria dels Materials, en la qual s’estudia la interrelació entre l’estructura, el processament, les propietats i les aplicacions dels materials, aquest llibre intenta descriure com les tècniques de processament industrial afecten l’estructura dels materials. L’enfocament del text se centra en el material, no pas en les tècniques emprades, temàtica més propera a les tecnologies de fabricació. El temari s’ha organitzat en cinc grans temes. Els quatre primers intenten donar els fonaments d’una tecnologia de processament (colament dels metalls, conformació per deformació, conformació per sinterització, tractaments tèrmics) mentre que el cinquè es dedica a la corrosió. El temari no inclou la tecnologia dels materials polímers que mereixeria un temari específi

Tecnologia dels materials [2009]

Dins de la disciplina de Ciència i Enginyeria dels Materials, en la qual s’estudia la interrelació entre l’estructura, el processament, les propietats i les aplicacions dels materials, aquest llibre intenta descriure com les tècniques de processament industrial afecten l’estructura dels materials. L’enfocament del text se centra en el material, no pas en les tècniques emprades, temàtica més propera a les tecnologies de fabricació. El temari s’ha organitzat en cinc grans temes. Els quatre primers intenten donar els fonaments d’una tecnologia de processament (colament dels metalls, conformació per deformació, conformació per sinterització, tractaments tèrmics) mentre que el cinquè es dedica a la corrosió. El temari no inclou la tecnologia dels materials polímers que mereixeria un temari específi

Tecnologia dels materials: amb qüestions i exercicis 2a edició

Dins de la disciplina de Ciència i Enginyeria dels Materials, en la qual s’estudia la interrelació entre l’estructura, el processament, les propietats i les aplicacions dels materials, aquest llibre intenta descriure com les tècniques de processament industrial afecten l’estructura dels materials. L’enfocament del text se centra en el material, no pas en les tècniques emprades, temàtica més propera a les tecnologies de fabricació. El temari s’ha organitzat en cinc grans temes. Els quatre primers intenten donar els fonaments d’una tecnologia de processament (colament dels metalls, conformació per deformació, conformació per sinterització, tractaments tèrmics) mentre que el cinquè es dedica a la corrosió. El temari no inclou la tecnologia dels materials polímers que mereixeria un temari específi

In situ fast ellipsometric analysis of repetitive surface phenomena

We present an ellipsometric technique and ellipsometric analysis of repetitive phenomena, based on the experimental arrangement of conventional phase modulated ellipsometers (PME) c onceived to study fast surface phenomena in repetitive processes such as periodic and triggered experiments. Phase modulated ellipsometry is a highly sensitive surface characterization technique that is widely used in the real-time study of several processes such as thin film deposition and etching. However, fast transient phenomena cannot be analyzed with this technique because precision requirements limit the data acquisition rate to about 25 Hz. The presented new ellipsometric method allows the study of fast transient phenomena in repetitive processes with a time resolution that is mainly limited by the data acquisition system. As an example, we apply this new method to the study of surface changes during plasma enhanced chemical vapor deposition of amorphous silicon in a modulated radio frequency discharge of SiH4. This study has revealed the evolution of the optical parameters of the film on the millisecond scale during the plasma on and off periods. The presented ellipsometric method extends the capabilities of PME arrangements and permits the analysis of fast surface phenomena that conventional PME cannot achieve

Production of nanometric particles in radio frequency glow discharges in mixtures of silane and methane

The formation of silicon particles in rf glow discharges has attracted attention due to their effect as a contaminant during film deposition or etching. However, silicon and silicon alloy powders produced by plasma¿enhanced chemical vapor deposition (PECVD) are promising new materials for sintering ceramics, for making nanoscale filters, or for supporting catalytic surfaces. Common characteristics of these powders are their high purity and the easy control of their stoichiometry through the composition of the precursor gas mixture. Plasma parameters also influence their structure. Nanometric powders of silicon¿carbon alloys exhibiting microstructural properties such as large hydrogen content and high surface/volume ratio have been produced in a PECVD reactor using mixtures of silane and methane at low pressure (-1 Torr) and low frequency square¿wave modulated rf power (13.56 MHz). The a¿Si1¿xCx:H powders were obtained from different precursor gas mixtures, from R=0.05 to R=9, where R=[SiH4]/([SiH4]+[CH4]). The structure of the a¿Si1¿xCx:H powder was analyzed by several techniques. The particles appeared agglomerated, with a wide size distribution between 5 and 100 nm. The silane/methane gas mixture determined the vibrational features of these powders in the infrared. Silicon-hydrogen groups were present for every gas composition, whereas carbon¿hydrogen and silicon¿carbon bonds appeared in methane¿rich mixtures (R-0.6). The thermal desorption of hydrogen revealed two main evolutions at about 375 and 660¿°C that were ascribed to hydrogen bonded to silicon and carbon, respectively. The estimated hydrogen atom concentration in the sample was about 50%