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Atualização: Ter, 14 de Abril de 2009 às 22h36 | Por: Marcelo Nelson Páez Carreño | RSS
Simulador atomístico de corrosao por Automato Celular
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Responsável: - Jose Pinto de Oliveira Jr.
Coordenador: - Marcelo Nelson Páez Carreño

A corrosão úmida e anisotrópica de silício em soluções alcalinas (como o KOH) representa uma técnica de microfabricação de fundamental importância para o desenvolvimento de sistemas micro-eletro-mecânicos (MEMS). Pela sua simplicidade e baixo custo de implementação, a corrosão em KOH é a principal técnica de microfabricação em processos industriais. Além disso, a anisotropía resultante é determinada pelas características cristalográficas do substrato de Si, o que confere uma serie de vantagens ao processo, como a obtenção de cavidades e microestruturas com laterais em ângulos bem definidos e paredes espelhadas, o que permite fabricar micro-recipientes, micro-espelhos, membranas e outras estruturas auto-sustentadas que são aplicadas na fabricação dos mais diversos tipos de sensores, atuadores e microssistemas.

Assim, visando o entendimento dos processos físico-químicos envolvidos na corrosão anisotrópica de Si e uma simulação confiável e o mais rigorosa possível desse processo, em inicio de 2007 iniciamos o desenvolvimento de um simulador atomístico desse tipo de corrosão. Este programa (o simulador “autoMEMS”) foi baseado no conceito de “Automato Celular”, no qual o cristal de Si é discretizado numa matriz de células espacialmente definidas (não confundir com as células unitárias cristalograficas) que podem ou não estar ocupadas por átomos. O estado (“ocupado” ou “não ocupado”) dessas células é definido por uma serie de “Regras de Transição”, que determinam quais átomos do cristal de Si serão removidos durante a corrosão. Assim, analisando camada por camada atômica, é possível prever a evolução temporal do cristal de Silício sendo corroído. Além disso, é na definição das regras de transição que é incluída a dependência com parâmetros físicos que podem afetar a corrosão, como temperatura, por exemplo. Em nosso caso e no atual estagio das pesquisas, as regras de transição dependem basicamente, da vizinhança atômica de cada átomo. 

Na abordagem implementada, imaginamos o substrato cristalino de Si é coberto por uma película protetora  (material de mascaramento) que apresenta aberturas que definem as regiões onde o Si será exposto à corrosão. Assim, num primeiro momento é feita uma analise dessas regiões do substrato onde os átomos estão expostos à corrosão. Note que isto permite trabalhar com mascaras de geometria arbitrária.

Tags: corrosão, software, autômato celular, simulação
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