Técnicas de Caracterização de Materiais

Transcrição

1 Técnicas de Caracterização de Materiais º Semestre de 2016 Instituto de Física Universidade de São Paulo Professores: Antonio Domingues dos Santos Manfredo H. Tabacniks 25 e 30 de agosto

2 Microscopia Eletrônica de Varredura e de Transmissão Feixe de elétrons Caracterização dos Materiais Energia / Momento Matéria Fótons Íons Átomos Elétrons Neutrons Prótons Propriedade a ser caracterizada Fótons Íons Átomos Elétrons Neutrons Prótons Energia / Momento Matéria

3 Caracterização dos Materiais Feixe de elétrons Microscopia Eletrônica de Varredura e de Transmissão

4 Caracterização dos Materiais Feixe de elétrons Microscopia Eletrônica de Varredura e de Transmissão

5 Técnicas de Caracterização dos Materiais Feixe de elétrons Microscopia Eletrônica de Transmissão Microscopia eletrônica de transmissão Corte de um nanofio de CoSi 2 crescido por epitaxia reativa sobre uma superfície de Si(100) à 750 C.

6 Técnicas de Caracterização dos Materiais Feixe de elétrons Microscopia Eletrônica de Varredura e de Transmissão Microscopia eletrônica de transmissão Nanoclusters de Ag sobre um nanocristal de Si(100)

7 Técnicas de Caracterização dos Materiais Microscopia Eletrônica de Transmissão Feixe de elétrons Canhão de elétrons à efeito de campo (field emission gun FEG) - Fornece correntes de eletrônicas maiores - Melhor resolução

8 Técnicas de Caracterização dos Materiais Feixe de elétrons Microscopia Eletrônica de Transmissão Sistema de focalização Lentes Magnéticas

9 Técnicas de Caracterização dos Materiais Feixe de elétrons Microscopia Eletrônica de Transmissão

10 Técnicas de Caracterização dos Materiais Feixe de elétrons Microscopia Eletrônica de Transmissão Aberração cromática Aberração esférica Astigmatismo

11 Técnicas de Caracterização dos Materiais Feixe de elétrons Microscopia Eletrônica de Transmissão Aberração cromática Aberração esférica Astigmatismo

12 Técnicas de Caracterização dos Materiais Feixe de elétrons Microscopia Eletrônica de Transmissão Aberração cromática Aberração esférica Astigmatismo

13 Técnicas de Caracterização dos Materiais Feixe de elétrons Microscopia Eletrônica de Transmissão

14 Técnicas de Caracterização dos Materiais Feixe de elétrons Microscopia Eletrônica de Transmissão Tecnai F 20 field emission gun (FEG) ETEM operando a 200 KV (ETEM= TEM para operação em condição ambiente)

15 Técnicas de Caracterização dos Materiais Feixe de elétrons Microscopia Eletrônica de Transmissão Formação do feixe de elétrons no TEM

16 Técnicas de Caracterização dos Materiais Feixe de elétrons Microscopia Eletrônica de Transmissão Formação da imagem em TEM

17 Técnicas de Caracterização dos Materiais Feixe de elétrons Microscopia Eletrônica de Transmissão Formação da imagem em TEM

18 Técnicas de Caracterização dos Materiais Feixe de elétrons Microscopia Eletrônica de Transmissão Atomic-resolution electron micrograph of Al [001] with misfit accommodation by edge dislocations (arrowed). Each spot corresponds to projection of individual Al atomic column [82].

19 Técnicas de Caracterização dos Materiais Feixe de elétrons Microscopia Eletrônica de Transmissão Micrografia eletrônica de alta resolução em Ge/Si (001), mostrando um defeito pontual na rede cristalina.

20 Técnicas de Caracterização dos Materiais Feixe de elétrons Microscopia Eletrônica de Transmissão

21 Técnicas de Caracterização dos Materiais Feixe de elétrons Microscopia Eletrônica de Transmissão

22 Técnicas de Caracterização dos Materiais Microscopia Eletrônica de Transmissão Feixe de elétrons Silício

23 Técnicas de Caracterização dos Materiais Microscopia Eletrônica de Transmissão Formação da imagem em campo claro e em campo escuro

24 Técnicas de Caracterização dos Materiais Microscopia Eletrônica de Transmissão Imagens em campo claro e em campo escuro

25 Técnicas de Caracterização dos Materiais Microscopia Eletrônica de Transmissão Microscopia Lorentz para observação magnética Modo de Fresnel

26 Microscopias

27 Resolução ótica O critério de Rayleigh estabelece para um microscópio ótico tradicional a resolução: 0,61 x nsin onde, λ é o comprimento de onda da radiação, n é o índice de refração do meio e θ é a semi-largura angular definida pela abertura da lente objetiva.

28 Microscopia Eletrônica de Varredura e de Transmissão Comprimento de onda para radiação eletromagnética Desde m (raios ) até ~km (rádiofrequência) Comprimento de onda para partículas Não relativístico Relativístico: hc / E h/ p h / 2 m K(1 K / 2 E ) 0 0 TEM SEM STM E (ev) λ (nm) 1x10 6 0, x10 4 0,0122 1x10 2 0, ,22

29 Técnicas de Caracterização dos Materiais Microscopias Eletrônicas de Transmissão Feixe de elétrons Porta-amostras Grades porta-amostras - cobre/polímero/carbono - diâmetro 3mm

30 Técnicas de Caracterização dos Materiais Microscopias Eletrônicas de Transmissão Feixe de elétrons

31 Técnicas de Caracterização dos Materiais Microscopias Eletrônicas de Transmissão Preparação de amostras eletropolimento Ataque químico Desbaste iônico

32 Técnicas de Caracterização dos Materiais Microscopias Eletrônicas de Transmissão Preparação de amostras FIB Focused Ion Beam

33 Técnicas de Caracterização dos Materiais Microscopias Eletrônicas de Transmissão Preparação de amostras FIB Focused Ion Beam

34 Técnicas de Caracterização dos Materiais Microscopias Eletrônicas de Transmissão Preparação de amostras FIB Focused Ion Beam

35 FIB Focused Ion Beam Técnicas de Caracterização dos Materiais Microscopias Eletrônicas de Transmissão Preparação de amostras

36 Técnicas de Caracterização dos Materiais Microscopias Eletrônicas de Transmissão FIB Focused Ion Beam Preparação de amostras

37 Caracterização dos Materiais Feixe de elétrons Microscopia Eletrônica de Varredura e de Transmissão

38 Caracterização dos Materiais Feixe de elétrons STEM - Microscopia Eletrônica de Transmissão com Varredura Imagem por espectroscopia da energia dos elétrons (EELS) Figura de difração Imagem morfológica

39 Caracterização dos Materiais Feixe de elétrons STEM - Microscopia Eletrônica de Transmissão com Varredura Electron Energy Loss Spectroscopy (EELS)

40 Caracterização dos Materiais Feixe de elétrons STEM - Microscopia Eletrônica de Transmissão com Varredura Electron Energy Loss Spectroscopy (EELS)

41 Caracterização dos Materiais Feixe de elétrons STEM - Microscopia Eletrônica de Transmissão com Varredura Electron Energy Loss Spectroscopy (EELS)

42 Caracterização dos Materiais STEM - Microscopia Eletrônica de Transmissão com Varredura Feixe de elétrons EELS

43 Caracterização dos Materiais Feixe de elétrons