Escola Politécnica




   DESENVOLVIMENTO DE
SOFTWARE PARA SIMULAÇÃO
 ATOMÍSTICA DA CORROSÃO
  ANISOTRÓPICA DO SILÍCIO
  P...
Objetivos

   Desenvolver um software para fazer a
    simulação da corrosão do silício
   Baseado em Autômato Celular
...
Sumário
   Desenvolvimento do Simulador
    - Cristalografia do Silício
Sumário
   Desenvolvimento do Simulador
    - Cristalografia do Silício
    - Corrosão do Silício
Sumário
   Desenvolvimento do Simulador
    - Cristalografia do Silício
    - Corrosão do Silício
    - Autômato Celular
Sumário
   Desenvolvimento do Simulador
    - Cristalografia do Silício
    - Corrosão do Silício
    - Autômato Celular
...
Sumário
   Desenvolvimento do Simulador
    - Cristalografia do Silício
    - Corrosão do Silício
    - Autômato Celular
...
Sumário
   Desenvolvimento do Simulador
    - Cristalografia do Silício
    - Corrosão do Silício
    - Autômato Celular
...
Sumário
   Desenvolvimento do Simulador
    - Cristalografia do Silício
    - Corrosão do Silício
    - Autômato Celular
...
Sumário
   Desenvolvimento do Simulador
    - Cristalografia do Silício
    - Corrosão do Silício
    - Autômato Celular
...
Sumário
   Desenvolvimento do Simulador
    - Cristalografia do Silício
    - Corrosão do Silício
    - Autômato Celular
...
Desenvolvimento do Simulador
                              CRISTALOGRAFIA DO SILÍCIO

 O Silício cristalino possui os áto...
Desenvolvimento do Simulador
                             CRISTALOGRAFIA DO SILÍCIO

O menor padrão de repetição do silíc...
Desenvolvimento do Simulador
                             CRISTALOGRAFIA DO SILÍCIO

 O tamanho da aresta da célula unitá...
Desenvolvimento do Simulador
                                CRISTALOGRAFIA DO SILÍCIO



Planos cristalográficos
 No cri...
Desenvolvimento do Simulador
                            CRISTALOGRAFIA DO SILÍCIO


Visualização do plano {100}
 Nesse p...
Desenvolvimento do Simulador
                            CRISTALOGRAFIA DO SILÍCIO


Visualização do plano {110}
 Nesse p...
Desenvolvimento do Simulador
                             CRISTALOGRAFIA DO SILÍCIO


Visualização do plano {111}
 Nesse ...
Sumário
   Desenvolvimento do Simulador
    - Cristalografia do Silício
    - Corrosão do Silício
    - Autômato Celular
...
Desenvolvimento do Simulador
                              CORROSÃO DO SILÍCIO

Existe basicamente 2 tipos de Corrosão do ...
Desenvolvimento do Simulador
                              CORROSÃO DO SILÍCIO


Corrosão Anisotrópica - Características:
...
Sumário
   Desenvolvimento do Simulador
    - Cristalografia do Silício
    - Corrosão do Silício
    - Autômato Celular
...
Desenvolvimento do Simulador
                                         AUTÔMATO CELULAR
        Modelo Matemático represen...
Desenvolvimento do Simulador
                                         AUTÔMATO CELULAR
        Modelo Matemático represen...
Desenvolvimento do Simulador
                                         AUTÔMATO CELULAR
        Modelo Matemático represen...
Desenvolvimento do Simulador
                                   AUTÔMATO CELULAR



Regras de transição de estados

   Nu...
Sumário
   Desenvolvimento do Simulador
    - Cristalografia do Silício
    - Corrosão do Silício
    - Autômato Celular
...
Desenvolvimento do Simulador
                        MODELOS DE SIMULAÇÃO


 Métodos Geométricos
 Métodos Atomísticos
Desenvolvimento do Simulador
                          MODELOS DE SIMULAÇÃO


   Métodos Atomísticos
      Autômato Celu...
Desenvolvimento do Simulador
                       MODELOS DE SIMULAÇÃO


   Autômato Celular
      Convencional

     ...
Desenvolvimento do Simulador
                               AUTÔMATO CONVENCIONAL


   Autômato Celular Tridimensional (3...
Desenvolvimento do Simulador
                             AUTÔMATO CONVENCIONAL

Regras


 Plano { 1 0 0 }
 representando
...
Desenvolvimento do Simulador
                             AUTÔMATO CONVENCIONAL

Regras




1º Regra – (a)                ...
Desenvolvimento do Simulador
                             AUTÔMATO CONVENCIONAL

Regras




Átomo de
substrato

1º Regra –...
Desenvolvimento do Simulador
                              AUTÔMATO CONVENCIONAL

Regras                                  ...
Desenvolvimento do Simulador
                             AUTÔMATO CONVENCIONAL

Regras




1º Regra – (a)

Estado Atual: ...
Desenvolvimento do Simulador
                                   AUTÔMATO CONVENCIONAL

Regras




Plano { 1 1 0 }



1º Re...
Desenvolvimento do Simulador
                                  AUTÔMATO CONVENCIONAL

Regras
                             ...
Desenvolvimento do Simulador
                                  AUTÔMATO CONVENCIONAL

Regras

 Átomo de
 substrato




1º ...
Desenvolvimento do Simulador
                                  AUTÔMATO CONVENCIONAL

Regras



                          ...
Desenvolvimento do Simulador
                                  AUTÔMATO CONVENCIONAL

Regras




1º Regra – (b)
Estado Atu...
Desenvolvimento do Simulador
                              AUTÔMATO CONVENCIONAL

Regras

  Plano { 1 1 1 }




2º Regra
 ...
Desenvolvimento do Simulador
                            AUTÔMATO CONVENCIONAL

Regras
Átomo de                           ...
Desenvolvimento do Simulador
                            AUTÔMATO CONVENCIONAL

Regras                           Ligação
 ...
Desenvolvimento do Simulador
                            AUTÔMATO CONVENCIONAL

Regras




2º Regra
Estado Atual:         ...
Desenvolvimento do Simulador
                              AUTÔMATO CONVENCIONAL

Regras




3º Regra
Estado Atual:       ...
Desenvolvimento do Simulador
                                  AUTÔMATO ESTOCÁSTICO


   Baseado no Autômato Celular Conv...
Desenvolvimento do Simulador
                                      AUTÔMATO ESTOCÁSTICO

 Exemplos:
 Taxa110 = 160
 Taxa10...
Desenvolvimento do Simulador
                                  AUTÔMATO ESTOCÁSTICO

Regras:
1 - A célula localizada na su...
Desenvolvimento do Simulador
                                   AUTÔMATO ESTOCÁSTICO

Regras:
3 - Se a célula não cumpre a...
Desenvolvimento do Simulador
                                        AUTÔMATO ESTOCÁSTICO

Exemplos:
   O átomo tem 2 viz...
Desenvolvimento do Simulador
                                  AUTÔMATO CONTÍNUO


 Número de estados usados > 2
 O esta...
Desenvolvimento do Simulador
                             AUTÔMATO CONTÍNUO


Átomo de Silício com as suas 4 ligações
Desenvolvimento do Simulador
                                AUTÔMATO CONTÍNUO

                   os
Átomo de Silício – 1...
Desenvolvimento do Simulador
                      AUTÔMATO CONTÍNUO

Átomo de Silício
 os  os
1 e 2 Vizinhos
Desenvolvimento do Simulador
                                            AUTÔMATO CONTÍNUO

Regras (69 Possibilidades)
   ...
Desenvolvimento do Simulador
                                    AUTÔMATO CONTÍNUO
Exemplo: Regra “234”




Átomo com 2 Li...
Desenvolvimento do Simulador
                                       AUTÔMATO CONTÍNUO
Exemplo: Regra “234”




Estado Inic...
Desenvolvimento do Simulador
                                       AUTÔMATO CONTÍNUO
Exemplo: Regra “234”




Estado Inic...
Desenvolvimento do Simulador
                                       AUTÔMATO CONTÍNUO
Exemplo: Regra “234”




Estado Inic...
Desenvolvimento do Simulador
                                       AUTÔMATO CONTÍNUO
Exemplo: Regra “234”




Estado Inic...
Desenvolvimento do Simulador
                                       AUTÔMATO CONTÍNUO
Exemplo: Regra “234”




Estado Inic...
Desenvolvimento do Simulador
                                       AUTÔMATO CONTÍNUO
Exemplo: Regra “234”




Estado Inic...
Desenvolvimento do Simulador
                                       AUTÔMATO CONTÍNUO
Exemplo: Regra “234”




Estado Inic...
Desenvolvimento do Simulador
                                       AUTÔMATO CONTÍNUO
Exemplo: Regra “234”




Estado Inic...
Desenvolvimento do Simulador
                                    AUTÔMATO CONTÍNUO
Exemplo: Regra “3444”




Átomo com 3 L...
Sumário
   Desenvolvimento do Simulador
    - Cristalografia do Silício
    - Corrosão do Silício
    - Autômato Celular
...
Desenvolvimento do Simulador
                                      INTERRELAÇÃO

Relacionando a Rede Cristalina do Silício...
Desenvolvimento do Simulador
                                      INTERRELAÇÃO

 Relacionando a Rede Cristalina do Silíci...
Desenvolvimento do Simulador
                                        INTERRELAÇÃO

O Simulador de Corrosão considera o cha...
Desenvolvimento do Simulador
                                        INTERRELAÇÃO

O simulador também considera a superfíc...
Desenvolvimento do Simulador
                                   INTERRELAÇÃO

Cada célula unitária do silício possui
4 cam...
Desenvolvimento do Simulador
                                   INTERRELAÇÃO

Célula unitária do silício




  Rede Crista...
Desenvolvimento do Simulador
                       INTERRELAÇÃO

1º Camada
Desenvolvimento do Simulador
                                INTERRELAÇÃO

1º Camada




                5 átomos por célu...
Desenvolvimento do Simulador
                                INTERRELAÇÃO

2º Camada




                2 átomos por célu...
Desenvolvimento do Simulador
                                INTERRELAÇÃO

3º Camada




                4 átomos por célu...
Desenvolvimento do Simulador
                                INTERRELAÇÃO

4º Camada




                2 átomos por célu...
Sumário
   Desenvolvimento do Simulador
    - Cristalografia do Silício
    - Corrosão do Silício
    - Autômato Celular
...
Desenvolvimento do Simulador
                       ARQUITETURA




                 Interface
Biblioteca
 autosim     +  ...
Desenvolvimento do Simulador
                                          ARQUITETURA

Biblioteca autosim

- Fornece classes ...
Desenvolvimento do Simulador
                               ARQUITETURA
     Biblioteca autosim (Módulos)
Desenvolvimento do Simulador
                                           ARQUITETURA

 Interface Gráfica AutoMEMS

- Escrit...
Desenvolvimento do Simulador
                     ARQUITETURA
Desenvolvimento do Simulador
                                    ARQUITETURA

Ferramenta de Geração de Mascaras
Desenvolvimento do Simulador
                                      ARQUITETURA

Menu de Configuração das Simulações
Desenvolvimento do Simulador
                                          ARQUITETURA

Ferramentas de Visualização

 Porque d...
Desenvolvimento do Simulador
                               ARQUITETURA

Qual conclusão obtemos desse resultado ?




Matr...
Desenvolvimento do Simulador
                                          ARQUITETURA

Ferramentas de Visualização


  Para i...
Desenvolvimento do Simulador
                                   ARQUITETURA


Exemplos de Ferramentas de Visualização




...
Desenvolvimento do Simulador
                                   ARQUITETURA


Exemplos de Ferramentas de Visualização




...
Desenvolvimento do Simulador
                                       ARQUITETURA


 Exemplos de Ferramentas de Visualização...
Desenvolvimento do Simulador
                                  ARQUITETURA
Combinando Diversas Ferramentas
Desenvolvimento do Simulador
                                     ARQUITETURA

Visualização 3D




 Visualização dos átomo...
Sumário
   Desenvolvimento do Simulador
    - Cristalografia do Silício
    - Corrosão do Silício
    - Autômato Celular
...
Resultados
                         AUTÔMATO CONVENCIONAL


Aparecimento de cavidades
contendo planos {111} e {100}
Resultados
                         AUTÔMATO CONVENCIONAL


Aparecimento de paredes verticais
contendo o plano {100}
Resultados
                        AUTÔMATO CONVENCIONAL


Aparecimento de cantos vivos
Resultados
                         AUTÔMATO CONVENCIONAL


Formação de pontas de silício
Resultados
                            AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma
Geometria Circular

       Burac...
Resultados
                            AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma
Geometria Circular

       Burac...
Resultados
                            AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma
Geometria Circular

       Burac...
Resultados
                            AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma
Geometria Circular

       Burac...
Resultados
                            AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma
Geometria Circular

       Burac...
Resultados
                            AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma
Geometria Circular

       Burac...
Resultados
                            AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma
Geometria Circular

       Burac...
Resultados
                            AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma
Geometria Circular

       Burac...
Resultados
                            AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma
Geometria Circular

       Burac...
Resultados
                            AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma
Geometria Circular

       Burac...
Resultados
                            AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma
Geometria Circular

       Burac...
Resultados
                            AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma
Geometria Circular

       Burac...
Resultados
                            AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma
Geometria Circular

       Burac...
Resultados
                            AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma
Geometria Circular

       Burac...
Resultados
                            AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma
Geometria Circular

       Burac...
Resultados
                            AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma
Geometria Circular

       Burac...
Resultados
                            AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma
Geometria Circular

       Burac...
Resultados
                            AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma
Geometria Circular

       Burac...
Resultados
                            AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma
Geometria Circular

       Burac...
Resultados
                            AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma
Geometria Circular

       Burac...
Resultados
                            AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma
Geometria Circular

       Burac...
Resultados
                            AUTÔMATO CONVENCIONAL
Simulação de Corrosão de uma
Geometria Circular

       Burac...
Resultados
                             AUTÔMATO CONVENCIONAL

Simulação da microfabricação de uma ponta




             ...
Resultados
                             AUTÔMATO CONVENCIONAL

Simulação da microfabricação de uma ponta




             ...
Resultados
                             AUTÔMATO CONVENCIONAL

Simulação da microfabricação de uma ponta




             ...
Resultados
                             AUTÔMATO CONVENCIONAL

Simulação da microfabricação de uma ponta




             ...
Resultados
                             AUTÔMATO CONVENCIONAL

Simulação da microfabricação de uma ponta




             ...
Resultados
                             AUTÔMATO CONVENCIONAL

Simulação da microfabricação de uma ponta




             ...
Resultados
                             AUTÔMATO CONVENCIONAL

Simulação da microfabricação de uma ponta




             ...
Resultados
                             AUTÔMATO CONVENCIONAL

Simulação da microfabricação de uma ponta




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Taxas de Corrosão {Planos (110), (100) e (111)}...
Resultados
               AUTÔMATO CONTÍNUO




Regra “234”    Regra “244”




Regra “3334”   Regra “3344”
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Regra “3334”   Regra “3344”
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                                 COMPARAÇÃO ENTRE OS MODELOS




Experimental (MEV)                  A. Convenc...
Sumário
   Desenvolvimento do Simulador
    - Cristalografia do Silício
    - Corrosão do Silício
    - Autômato Celular
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Conclusões

●O programa desenvolvido permite prever a evolução temporal
da corrosão usando máscaras contendo geometrias co...
Conclusões
● Aperfeiçoamento do software (otimização e correção de
falhas) para disponibilização à comunidade científica

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Obrigado !!!
Introdução
   No projetos de sistemas microeletromecânicos
    (MEMS) podem aparecer processos de corrosão
    anisotrópi...
Introdução - Objetivos
A Simulação da Corrosão Anisotrópica do Silício
permite:


Visualizar e prever o resultado sem pre...
Resultados
Formação de um cantilever usado na
fabricação de um acelerômetro




Simulação da Corrosão    Corrosão do Silíc...
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Formação de um cantilever usado na
fabricação de um acelerômetro




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Sumário
   Desenvolvimento do Simulador
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DESENVOLVIMENTO DE SOFTWARE PARA SIMULAÇÃO ATOMÍSTICA DA CORROSÃO ANISOTRÓPICA DO SILÍCIO POR AUTÔMATO CELULAR

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Apresentação da defesa de minha dissertação (mestrado).

http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-06112008-204522/

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DESENVOLVIMENTO DE SOFTWARE PARA SIMULAÇÃO ATOMÍSTICA DA CORROSÃO ANISOTRÓPICA DO SILÍCIO POR AUTÔMATO CELULAR

  1. 1. Escola Politécnica DESENVOLVIMENTO DE SOFTWARE PARA SIMULAÇÃO ATOMÍSTICA DA CORROSÃO ANISOTRÓPICA DO SILÍCIO POR AUTÔMATO CELULAR Nome: José Pinto de Oliveira Júnior Prof. Dr. Marcelo N. P. Carreño
  2. 2. Objetivos  Desenvolver um software para fazer a simulação da corrosão do silício  Baseado em Autômato Celular  Implementa vários modelos de simulação corrosão de silício  Autômato Convencional  Autômato Estocástico  Autômato Contínuo  Programa com uma Interface Gráfica
  3. 3. Sumário  Desenvolvimento do Simulador - Cristalografia do Silício
  4. 4. Sumário  Desenvolvimento do Simulador - Cristalografia do Silício - Corrosão do Silício
  5. 5. Sumário  Desenvolvimento do Simulador - Cristalografia do Silício - Corrosão do Silício - Autômato Celular
  6. 6. Sumário  Desenvolvimento do Simulador - Cristalografia do Silício - Corrosão do Silício - Autômato Celular - Modelos de Simulação
  7. 7. Sumário  Desenvolvimento do Simulador - Cristalografia do Silício - Corrosão do Silício - Autômato Celular - Modelos de Simulação ● Autômato Convencional ● Autômato Estocástico ● Autômato Contínuo
  8. 8. Sumário  Desenvolvimento do Simulador - Cristalografia do Silício - Corrosão do Silício - Autômato Celular - Modelos de Simulação ● Autômato Convencional ● Autômato Estocástico ● Autômato Contínuo - Interrelação REDE CRISTALINA Si AUTOMATO CELULAR
  9. 9. Sumário  Desenvolvimento do Simulador - Cristalografia do Silício - Corrosão do Silício - Autômato Celular - Modelos de Simulação ● Autômato Convencional ● Autômato Estocástico ● Autômato Contínuo - Interrelação REDE CRISTALINA Si AUTOMATO CELULAR - Arquitetura
  10. 10. Sumário  Desenvolvimento do Simulador - Cristalografia do Silício - Corrosão do Silício - Autômato Celular - Modelos de Simulação ● Autômato Convencional ● Autômato Estocástico ● Autômato Contínuo - Interrelação REDE CRISTALINA Si AUTOMATO CELULAR - Arquitetura  Resultados  Conclusões
  11. 11. Sumário  Desenvolvimento do Simulador - Cristalografia do Silício - Corrosão do Silício - Autômato Celular - Modelos de Simulação ● Autômato Convencional ● Autômato Estocástico ● Autômato Contínuo - Interrelação REDE CRISTALINA Si AUTOMATO CELULAR - Arquitetura  Resultados  Conclusões
  12. 12. Desenvolvimento do Simulador CRISTALOGRAFIA DO SILÍCIO  O Silício cristalino possui os átomos organizados de uma maneira que se repete no espaço tridimensional
  13. 13. Desenvolvimento do Simulador CRISTALOGRAFIA DO SILÍCIO O menor padrão de repetição do silício é a sua célula unitária do tipo diamante (cúbica) Cada átomo de silício faz 4 ligações com os outros átomos. Átomos de superfície são átomos que possuem o número de ligações diferente de 4.
  14. 14. Desenvolvimento do Simulador CRISTALOGRAFIA DO SILÍCIO  O tamanho da aresta da célula unitária é o parâmetro de rede da célula do silício que possue 5,43 A de comprimento  A distância entre os átomos é de 2,347 A
  15. 15. Desenvolvimento do Simulador CRISTALOGRAFIA DO SILÍCIO Planos cristalográficos  No cristal de silício existem muitos planos de átomos os quais influenciam as propriedades e comportamento do material  O silício monocristalino possui vários planos de átomos, mas os mais comuns são: {110}, {100} e {111}.
  16. 16. Desenvolvimento do Simulador CRISTALOGRAFIA DO SILÍCIO Visualização do plano {100}  Nesse plano, os átomos de superfície possuem duas ligações rompidas e duas ligações com os átomos de substrato.
  17. 17. Desenvolvimento do Simulador CRISTALOGRAFIA DO SILÍCIO Visualização do plano {110}  Nesse plano, os átomos de superfície possuem uma ligações rompida, duas ligações com os átomos de superfície e uma ligação com o átomo de substrato.
  18. 18. Desenvolvimento do Simulador CRISTALOGRAFIA DO SILÍCIO Visualização do plano {111}  Nesse plano, os átomos de superfície possuem uma ligações rompida e três ligações com os átomos de substrato.
  19. 19. Sumário  Desenvolvimento do Simulador - Cristalografia do Silício - Corrosão do Silício - Autômato Celular - Modelos de Simulação ● Autômato Convencional ● Autômato Estocástico ● Autômato Contínuo - Interrelação REDE CRISTALINA Si AUTOMATO CELULAR - Arquitetura  Resultados  Conclusões
  20. 20. Desenvolvimento do Simulador CORROSÃO DO SILÍCIO Existe basicamente 2 tipos de Corrosão do Si: Isotrópica – Taxa de Anisotrópica – corrosão igual em Taxa de corrosão todas as direções diferentes para todas as direções
  21. 21. Desenvolvimento do Simulador CORROSÃO DO SILÍCIO Corrosão Anisotrópica - Características:  Permite obter geometrias tridimensionais complexas  Técnica mais comum para fabricar Sistemas micro-eletro-mecânicos (MEMS)  Depende da orientação cristalográfica do substrato e da abertura do filme de mascaramento  Ocorrência do fenômeno “under-etch”
  22. 22. Sumário  Desenvolvimento do Simulador - Cristalografia do Silício - Corrosão do Silício - Autômato Celular - Modelos de Simulação ● Autômato Convencional ● Autômato Estocástico ● Autômato Contínuo - Interrelação REDE CRISTALINA Si AUTOMATO CELULAR - Arquitetura  Resultados  Conclusões
  23. 23. Desenvolvimento do Simulador AUTÔMATO CELULAR  Modelo Matemático representado por uma matriz de células às quais está associado um tempo, um espaço e um estado discretos  Exemplo: Autômato Celular Unidimensional – (1D) – Simulação de Seres Vivos t0 Estados: Sadio Com fome Doente Morto
  24. 24. Desenvolvimento do Simulador AUTÔMATO CELULAR  Modelo Matemático representado por uma matriz de células às quais está associado um tempo, um espaço e um estado discretos  Exemplo: Autômato Celular Unidimensional – (1D) – Simulação de Seres Vivos t0 t1 Estados: Sadio Com fome Doente Morto
  25. 25. Desenvolvimento do Simulador AUTÔMATO CELULAR  Modelo Matemático representado por uma matriz de células às quais está associado um tempo, um espaço e um estado discretos  Exemplo: Autômato Celular Unidimensional – (1D) – Simulação de Seres Vivos t0 Equivale a 1 Iteração! t1 Estados: Sadio Com fome Doente Morto
  26. 26. Desenvolvimento do Simulador AUTÔMATO CELULAR Regras de transição de estados  Num autômato celular, o estado das células pode mudar com o tempo. Em particular, o estado de uma célula num instante inicial “to” pode mudar o estado num tempo final “to+∆t” em função :  Do estado inicial das células  Do estado das células vizinhança  Das Regras de Transição de Estados
  27. 27. Sumário  Desenvolvimento do Simulador - Cristalografia do Silício - Corrosão do Silício - Autômato Celular - Modelos de Simulação ● Autômato Convencional ● Autômato Estocástico ● Autômato Contínuo - Interrelação REDE CRISTALINA Si AUTOMATO CELULAR - Arquitetura  Resultados  Conclusões
  28. 28. Desenvolvimento do Simulador MODELOS DE SIMULAÇÃO  Métodos Geométricos  Métodos Atomísticos
  29. 29. Desenvolvimento do Simulador MODELOS DE SIMULAÇÃO  Métodos Atomísticos  Autômato Celular  Monte Carlo
  30. 30. Desenvolvimento do Simulador MODELOS DE SIMULAÇÃO  Autômato Celular  Convencional  Estocástico  Contínuo
  31. 31. Desenvolvimento do Simulador AUTÔMATO CONVENCIONAL  Autômato Celular Tridimensional (3D)  As células possuem dois estados que são: − Estado 0 que significa VAZIO − Estado 1 que significa ÁTOMO DE SILÍCIO  Somente os átomos de superfície são corroídos nesse autômato
  32. 32. Desenvolvimento do Simulador AUTÔMATO CONVENCIONAL Regras Plano { 1 0 0 } representando a superfície do material 1º Regra – (a) Estado atual: 2 Ligações com o substrato 2 Ligações rompidas
  33. 33. Desenvolvimento do Simulador AUTÔMATO CONVENCIONAL Regras 1º Regra – (a) Átomo analisado Estado atual: 2 Ligações com o substrato 2 Ligações rompidas
  34. 34. Desenvolvimento do Simulador AUTÔMATO CONVENCIONAL Regras Átomo de substrato 1º Regra – (a) Átomo de substrato Estado atual: 2 Ligações com o substrato 2 Ligações rompidas
  35. 35. Desenvolvimento do Simulador AUTÔMATO CONVENCIONAL Regras Ligação rompida Ligação rompida 1º Regra – (a) Estado atual: 2 Ligações com o substrato 2 Ligações rompidas
  36. 36. Desenvolvimento do Simulador AUTÔMATO CONVENCIONAL Regras 1º Regra – (a) Estado Atual: Estado Futuro: 2 Ligações com o substrato Átomo Removido 2 Ligações rompidas
  37. 37. Desenvolvimento do Simulador AUTÔMATO CONVENCIONAL Regras Plano { 1 1 0 } 1º Regra – (b) Átomo analisado Estado Atual: nº ligação ≥ 1 com a superfície nº ligação ≥ 0 com o substrato 1 Ligação rompida
  38. 38. Desenvolvimento do Simulador AUTÔMATO CONVENCIONAL Regras Átomo de superfície Átomo de superfície 1º Regra – (b) Estado Atual: nº ligação ≥ 1 com a superfície nº ligação ≥ 0 com o substrato 1 Ligação rompida
  39. 39. Desenvolvimento do Simulador AUTÔMATO CONVENCIONAL Regras Átomo de substrato 1º Regra – (b) Estado Atual: nº ligação ≥ 1 com a superfície nº ligação ≥ 0 com o substrato 1 Ligação rompida
  40. 40. Desenvolvimento do Simulador AUTÔMATO CONVENCIONAL Regras Ligação rompida 1º Regra – (b) Estado Atual: nº ligação ≥ 1 com a superfície nº ligação ≥ 0 com o substrato 1 Ligação rompida
  41. 41. Desenvolvimento do Simulador AUTÔMATO CONVENCIONAL Regras 1º Regra – (b) Estado Atual: Estado Futuro: nº ligação ≥ 1 com a superfície Átomo Removido nº ligação ≥ 0 com o substrato 1 Ligação rompida
  42. 42. Desenvolvimento do Simulador AUTÔMATO CONVENCIONAL Regras Plano { 1 1 1 } 2º Regra Átomo analisado Estado Atual: 3 Ligação com o substrato 1 Ligação rompida
  43. 43. Desenvolvimento do Simulador AUTÔMATO CONVENCIONAL Regras Átomo de Átomo de substrato substrato 2º Regra Átomo de Estado Atual: substrato 3 Ligação com o substrato 1 Ligação rompida
  44. 44. Desenvolvimento do Simulador AUTÔMATO CONVENCIONAL Regras Ligação rompida 2º Regra Estado Atual: 3 Ligação com o substrato 1 Ligação rompida
  45. 45. Desenvolvimento do Simulador AUTÔMATO CONVENCIONAL Regras 2º Regra Estado Atual: Estado Futuro: 3 Ligação com o substrato Átomo Mantido 1 Ligação rompida
  46. 46. Desenvolvimento do Simulador AUTÔMATO CONVENCIONAL Regras 3º Regra Estado Atual: Estado Futuro: Se o átomo atual não cumpre Átomo Removido a regra 1º e nem a 2º.
  47. 47. Desenvolvimento do Simulador AUTÔMATO ESTOCÁSTICO  Baseado no Autômato Celular Convencional  As regras além de serem as mesmas do autômato convencional, incorpora um fator probabilístico definido no intervalo [0, 1] para decidir a corrosão  Permite o ajuste das taxas de corrosão para os 3 planos principais que são: {110}, {100} e {111}
  48. 48. Desenvolvimento do Simulador AUTÔMATO ESTOCÁSTICO Exemplos: Taxa110 = 160 Taxa100 = 100 Taxa111 = 1 TaxaMax(Taxa110, Taxa100, Taxa111) = Taxa (160, 100, 1) = 160 P110 = Taxa110 / TaxaMax = 160 / 160 = 1,000 P100 = Taxa100 / TaxaMax = 100 / 160 = 0,625 P111 = Taxa111 / TaxaMax = 1 / 160 = 0,006
  49. 49. Desenvolvimento do Simulador AUTÔMATO ESTOCÁSTICO Regras: 1 - A célula localizada na superfície pode ser removida se: (a) tiver 2 vizinhos e se o número aleatório estiver contido no intervalo [0, P100], ou (b) tiver 3 vizinhos dos quais, pelo menos um está localizado na superfície e se o número aleatório está no intervalo [0, P110]. 2 - A célula localizada na superfície pode ser removida se tem 3 vizinhos dos quais, nenhum estão localizados na superfície e se o número aleatório está contido no intervalo [0, P111].
  50. 50. Desenvolvimento do Simulador AUTÔMATO ESTOCÁSTICO Regras: 3 - Se a célula não cumpre a regra 1 e nem a regra 2, a célula pode ser removida. 4 - Se a célula estiver ligada a 4 vizinhos, ou seja, se não estiver numa superfície, ela não é removida.
  51. 51. Desenvolvimento do Simulador AUTÔMATO ESTOCÁSTICO Exemplos:  O átomo tem 2 vizinhos e o fator aleatório com o valor 0,503 (0 < 0,503 < P100) cumpre a regra 1, portanto, o átomo será removido  O átomo tem 3 vizinhos e todos eles são átomos de substrato e o fator aleatório tem o valor de 0,002 (0 < 0,002 < P111) cumpre a regra 2, portanto o átomo será removido Considerando as probabilidades P100 = 0,625 e P111 = 0,006
  52. 52. Desenvolvimento do Simulador AUTÔMATO CONTÍNUO  Número de estados usados > 2  O estado é associado a uma espécie de “massa” do átomo. Exemplos (Considerando a faixa [0, 100]) - Átomo (x0, y0, z0) com o estado 50 - Átomo (x1, y1, z1) com o estado 20  Considera os 1os e 2os vizinhos dos átomos de silício
  53. 53. Desenvolvimento do Simulador AUTÔMATO CONTÍNUO Átomo de Silício com as suas 4 ligações
  54. 54. Desenvolvimento do Simulador AUTÔMATO CONTÍNUO os Átomo de Silício – 1 Vizinhos
  55. 55. Desenvolvimento do Simulador AUTÔMATO CONTÍNUO Átomo de Silício os os 1 e 2 Vizinhos
  56. 56. Desenvolvimento do Simulador AUTÔMATO CONTÍNUO Regras (69 Possibilidades) Número de Número de ligações com os átomos vizinhos ligações do átomo 1° Vizinho 2° Vizinho 3° Vizinho 4° Vizinho Taxa 1 1 - - - 100 1 2 - - - 40 1 3 - - - 20 1 4 - - - 0 2 1 1 - - 80 2 1 2 - - 80 2 1 3 - - 80 2 1 4 - - 80 2 2 2 - - 100 2 2 3 - - 100 2 2 4 - - 100 2 3 3 - - 100 2 3 4 - - 20 2 4 4 - - 100 3 1 1 1 - 100 ... ... ... ... ... ... 4 4 4 4 4 0
  57. 57. Desenvolvimento do Simulador AUTÔMATO CONTÍNUO Exemplo: Regra “234” Átomo com 2 Ligações, das quais: - Um átomo vizinho possui 3 ligações - Outro átomo vizinho possui 4 ligações Taxa de Corrosão (exemplo): 20
  58. 58. Desenvolvimento do Simulador AUTÔMATO CONTÍNUO Exemplo: Regra “234” Estado Inicial: 100 (“massa” máxima)
  59. 59. Desenvolvimento do Simulador AUTÔMATO CONTÍNUO Exemplo: Regra “234” Estado Inicial: 100 (“massa” máxima) Estado depois de 1 iteração: 100 – 20 = 80
  60. 60. Desenvolvimento do Simulador AUTÔMATO CONTÍNUO Exemplo: Regra “234” Estado Inicial: 100 (“massa” máxima) Estado depois de 1 iteração: 100 – 20 = 80 Taxa de Corrosão
  61. 61. Desenvolvimento do Simulador AUTÔMATO CONTÍNUO Exemplo: Regra “234” Estado Inicial: 100 (“massa” máxima) Estado depois de 1 iteração: 100 – 20 = 80 Estado depois de 2 iterações: 80 – 20 = 60
  62. 62. Desenvolvimento do Simulador AUTÔMATO CONTÍNUO Exemplo: Regra “234” Estado Inicial: 100 (“massa” máxima) Estado depois de 1 iteração: 100 – 20 = 80 Estado depois de 2 iterações: 80 – 20 = 60 Estado depois de 3 iterações: 60 – 20 = 40
  63. 63. Desenvolvimento do Simulador AUTÔMATO CONTÍNUO Exemplo: Regra “234” Estado Inicial: 100 (“massa” máxima) Estado depois de 1 iteração: 100 – 20 = 80 Estado depois de 2 iterações: 80 – 20 = 60 Estado depois de 3 iterações: 60 – 20 = 40 Estado depois de 4 iterações: 40 – 20 = 20
  64. 64. Desenvolvimento do Simulador AUTÔMATO CONTÍNUO Exemplo: Regra “234” Estado Inicial: 100 (“massa” máxima) Estado depois de 1 iteração: 100 – 20 = 80 Estado depois de 2 iterações: 80 – 20 = 60 Estado depois de 3 iterações: 60 – 20 = 40 Estado depois de 4 iterações: 40 – 20 = 20 Estado depois de 5 iterações: 20 – 20 = 0
  65. 65. Desenvolvimento do Simulador AUTÔMATO CONTÍNUO Exemplo: Regra “234” Estado Inicial: 100 (“massa” máxima) Estado depois de 1 iteração: 100 – 20 = 80 Estado depois de 2 iterações: 80 – 20 = 60 Átomo Removido Estado depois de 3 iterações: 60 – 20 = 40 Estado depois de 4 iterações: 40 – 20 = 20 Estado depois de 5 iterações: 20 – 20 = 0
  66. 66. Desenvolvimento do Simulador AUTÔMATO CONTÍNUO Exemplo: Regra “3444” Átomo com 3 Ligações, das quais: - Um átomo vizinho possui 4 ligações - Outro átomo vizinho possui 4 ligações - Outro átomo vizinho possui 4 ligações Taxa de Corrosão (exemplo): 50
  67. 67. Sumário  Desenvolvimento do Simulador - Cristalografia do Silício - Corrosão do Silício - Autômato Celular - Modelos de Simulação ● Autômato Convencional ● Autômato Estocástico ● Autômato Contínuo - Interrelação REDE CRISTALINA Si AUTOMATO CELULAR - Arquitetura  Resultados  Conclusões
  68. 68. Desenvolvimento do Simulador INTERRELAÇÃO Relacionando a Rede Cristalina do Silício com o Autômato Celular Rede Cristalina do Si Matriz de Células do Autômato Celular
  69. 69. Desenvolvimento do Simulador INTERRELAÇÃO Relacionando a Rede Cristalina do Silício com o Autômato Celular Célula Matriz de Interrelação = + Unitária Células Interrelação usada nos 3 Modelos de Autômatos !
  70. 70. Desenvolvimento do Simulador INTERRELAÇÃO O Simulador de Corrosão considera o chanfro da lâmina de silício (plano {110}) alinhado com a base da matriz de estados. Chanfro da lâmina
  71. 71. Desenvolvimento do Simulador INTERRELAÇÃO O simulador também considera a superfície da matriz de estados (base superior) equivalente ao plano {100} de uma lâmina de silício
  72. 72. Desenvolvimento do Simulador INTERRELAÇÃO Cada célula unitária do silício possui 4 camadas que se repetem periodicamente
  73. 73. Desenvolvimento do Simulador INTERRELAÇÃO Célula unitária do silício Rede Cristalina Matriz de Células do Sílício do Autômato
  74. 74. Desenvolvimento do Simulador INTERRELAÇÃO 1º Camada
  75. 75. Desenvolvimento do Simulador INTERRELAÇÃO 1º Camada 5 átomos por célula unitária
  76. 76. Desenvolvimento do Simulador INTERRELAÇÃO 2º Camada 2 átomos por célula unitária
  77. 77. Desenvolvimento do Simulador INTERRELAÇÃO 3º Camada 4 átomos por célula unitária
  78. 78. Desenvolvimento do Simulador INTERRELAÇÃO 4º Camada 2 átomos por célula unitária
  79. 79. Sumário  Desenvolvimento do Simulador - Cristalografia do Silício - Corrosão do Silício - Autômato Celular - Modelos de Simulação ● Autômato Convencional ● Autômato Estocástico ● Autômato Contínuo - Interrelação REDE CRISTALINA Si AUTOMATO CELULAR - Arquitetura  Resultados  Conclusões
  80. 80. Desenvolvimento do Simulador ARQUITETURA Interface Biblioteca autosim + Gráfica AutoMEMS
  81. 81. Desenvolvimento do Simulador ARQUITETURA Biblioteca autosim - Fornece classes necessárias para executar simulações de corrosão e construção de autômatos celulares - Implementa três modelos de simulação de corrosão (Autômato Convencional, Estocástico e Contínuo) - Escrito em C++ - Mais de 25 mil linhas de código - Multiplataforma (Windows, Linux, etc)
  82. 82. Desenvolvimento do Simulador ARQUITETURA Biblioteca autosim (Módulos)
  83. 83. Desenvolvimento do Simulador ARQUITETURA Interface Gráfica AutoMEMS - Escrito em C++ e usa as bibliotecas wxWidgets e OpenGL - Ambiente Integrado completo para fazer simulações - Ferramentas para geração de mascaras (em arquivos png's) - Permite visualização gráfica 2D / 3D dos resultados das simulações
  84. 84. Desenvolvimento do Simulador ARQUITETURA
  85. 85. Desenvolvimento do Simulador ARQUITETURA Ferramenta de Geração de Mascaras
  86. 86. Desenvolvimento do Simulador ARQUITETURA Menu de Configuração das Simulações
  87. 87. Desenvolvimento do Simulador ARQUITETURA Ferramentas de Visualização Porque desenvolver ferramentas de visualização ? A simulação da corrosão por autômato celular gera uma matriz tridimensional de células A compreensão da matriz de células por análise direta se torna uma tarefa muito árdua, difícil de entender.
  88. 88. Desenvolvimento do Simulador ARQUITETURA Qual conclusão obtemos desse resultado ? Matriz de células do autômato
  89. 89. Desenvolvimento do Simulador ARQUITETURA Ferramentas de Visualização Para isso, precisa-se desenvolver ferramentas de visualização cujos objetivos visa: Facilitar a análise do resultado gerado pelo autômato celular. Eliminar os dados redundantes ou desnecessários do resultado do autômato  Sintetizar dados que possuam algum tipo de relação (Ex: Pontos alinhados formando praticamente uma Reta)
  90. 90. Desenvolvimento do Simulador ARQUITETURA Exemplos de Ferramentas de Visualização Contornos de Ligações dos Átomos Átomos
  91. 91. Desenvolvimento do Simulador ARQUITETURA Exemplos de Ferramentas de Visualização Células Unitárias Tetraedro dos do Cristal Átomos
  92. 92. Desenvolvimento do Simulador ARQUITETURA Exemplos de Ferramentas de Visualização Legenda Átomo do filme de mascaramento Átomos com 1 Ligação Átomos com 2 Ligações Átomos com 3 Ligações Átomos com 4 Ligações Quadrados Coloridos
  93. 93. Desenvolvimento do Simulador ARQUITETURA Combinando Diversas Ferramentas
  94. 94. Desenvolvimento do Simulador ARQUITETURA Visualização 3D Visualização dos átomos Contorno de Átomos através de “cubinhos”
  95. 95. Sumário  Desenvolvimento do Simulador - Cristalografia do Silício - Corrosão do Silício - Autômato Celular - Modelos de Simulação ● Autômato Convencional ● Autômato Estocástico ● Autômato Contínuo - Interrelação REDE CRISTALINA Si AUTOMATO CELULAR - Arquitetura  Resultados  Conclusões
  96. 96. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Aparecimento de cavidades contendo planos {111} e {100}
  97. 97. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Aparecimento de paredes verticais contendo o plano {100}
  98. 98. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Aparecimento de cantos vivos
  99. 99. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Formação de pontas de silício
  100. 100. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Corrosão de uma Geometria Circular Buraco Ilha 000 Iterações
  101. 101. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Corrosão de uma Geometria Circular Buraco Ilha 010 Iterações
  102. 102. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Corrosão de uma Geometria Circular Buraco Ilha 020 Iterações
  103. 103. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Corrosão de uma Geometria Circular Buraco Ilha 030 Iterações
  104. 104. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Corrosão de uma Geometria Circular Buraco Ilha 040 Iterações
  105. 105. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Corrosão de uma Geometria Circular Buraco Ilha 050 Iterações
  106. 106. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Corrosão de uma Geometria Circular Buraco Ilha 060 Iterações
  107. 107. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Corrosão de uma Geometria Circular Buraco Ilha 070 Iterações
  108. 108. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Corrosão de uma Geometria Circular Buraco Ilha 080 Iterações
  109. 109. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Corrosão de uma Geometria Circular Buraco Ilha 090 Iterações
  110. 110. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Corrosão de uma Geometria Circular Buraco Ilha 100 Iterações
  111. 111. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Corrosão de uma Geometria Circular Buraco Ilha 110 Iterações
  112. 112. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Corrosão de uma Geometria Circular Buraco Ilha 120 Iterações
  113. 113. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Corrosão de uma Geometria Circular Buraco Ilha 130 Iterações
  114. 114. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Corrosão de uma Geometria Circular Buraco Ilha 140 Iterações
  115. 115. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Corrosão de uma Geometria Circular Buraco Ilha 150 Iterações
  116. 116. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Corrosão de uma Geometria Circular Buraco Ilha 160 Iterações
  117. 117. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Corrosão de uma Geometria Circular Buraco Ilha 170 Iterações
  118. 118. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Corrosão de uma Geometria Circular Buraco Ilha 180 Iterações
  119. 119. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Corrosão de uma Geometria Circular Buraco Ilha 190 Iterações
  120. 120. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Corrosão de uma Geometria Circular Buraco Ilha 200 Iterações
  121. 121. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Corrosão de uma Geometria Circular Buraco Ilha 210 Iterações
  122. 122. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação da microfabricação de uma ponta 000 iterações
  123. 123. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação da microfabricação de uma ponta 010 iterações
  124. 124. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação da microfabricação de uma ponta 020 iterações
  125. 125. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação da microfabricação de uma ponta 030 iterações
  126. 126. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação da microfabricação de uma ponta 040 iterações
  127. 127. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação da microfabricação de uma ponta 050 iterações
  128. 128. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação da microfabricação de uma ponta 060 iterações
  129. 129. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação da microfabricação de uma ponta 070 iterações
  130. 130. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação da microfabricação de uma ponta 080 iterações
  131. 131. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação da microfabricação de uma ponta 090 iterações
  132. 132. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação da microfabricação de uma ponta 100 iterações
  133. 133. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulado (Matriz de micropontas) Experimental
  134. 134. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Microfabricação de Cantilever LADO DA LADO DAS FRENTE COSTAS 00 Iterações
  135. 135. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Microfabricação de Cantilever LADO DA LADO DAS FRENTE COSTAS 10 Iterações
  136. 136. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Microfabricação de Cantilever LADO DA LADO DAS FRENTE COSTAS 20 Iterações
  137. 137. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Microfabricação de Cantilever LADO DA LADO DAS FRENTE COSTAS 30 Iterações
  138. 138. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Microfabricação de Cantilever LADO DA LADO DAS FRENTE COSTAS 40 Iterações
  139. 139. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Microfabricação de Cantilever LADO DA LADO DAS FRENTE COSTAS 50 Iterações
  140. 140. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Microfabricação de Cantilever LADO DA LADO DAS FRENTE COSTAS 60 Iterações
  141. 141. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Microfabricação de Cantilever LADO DA LADO DAS FRENTE COSTAS 70 Iterações
  142. 142. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Microfabricação de Cantilever LADO DA LADO DAS FRENTE COSTAS 80 Iterações
  143. 143. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Microfabricação de Cantilever LADO DA LADO DAS FRENTE COSTAS 90 Iterações
  144. 144. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Microfabricação de Cantilever LADO DA FRENTE LADO DAS COSTAS Experimental Simulado
  145. 145. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Corrosão de uma “Wagon Wheel”  A geometria “Wagon Wheel” é um padrão muito utilizado na corrosão do silício para determinar a taxa de corrosão do Si em diferentes direções Mascara Padrão  Esse padrão é um excelente teste para o simulador de corrosão  Noque que pequenos passos de ângulos (em torno de um grau) produz pequenos detalhes dentro dos resultados. Isso requer uma grande resolução para observar esses detalhes Resultado  Para uma alta resolução, é necessário o da Corrosão uso de uma grande matriz de células
  146. 146. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Corrosão de uma “Wagon Wheel”  Grande matriz de células 4000 x 4000 x 100 células  Tempo de simulação ~ 12 horas (1 quadrante) 05 Iterações
  147. 147. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Corrosão de uma “Wagon Wheel”  Grande matriz de células 4000 x 4000 x 100 células  Tempo de simulação ~ 12 horas (1 quadrante) 10 Iterações
  148. 148. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Corrosão de uma “Wagon Wheel”  Grande matriz de células 4000 x 4000 x 100 células  Tempo de simulação ~ 12 horas (1 quadrante) 15 Iterações
  149. 149. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Corrosão de uma “Wagon Wheel”  Grande matriz de células 4000 x 4000 x 100 células  Tempo de simulação ~ 12 horas (1 quadrante) 20 Iterações
  150. 150. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Corrosão de uma “Wagon Wheel”  Grande matriz de células 4000 x 4000 x 100 células  Tempo de simulação ~ 12 horas (1 quadrante) 25 Iterações
  151. 151. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Corrosão de uma “Wagon Wheel”  Grande matriz de células 4000 x 4000 x 100 células  Tempo de simulação ~ 12 horas (1 quadrante) 30 Iterações
  152. 152. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Corrosão de uma “Wagon Wheel”  Grande matriz de células 4000 x 4000 x 100 células  Tempo de simulação ~ 12 horas (1 quadrante) 35 Iterações
  153. 153. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Corrosão de uma “Wagon Wheel”  Grande matriz de células 4000 x 4000 x 100 células  Tempo de simulação ~ 12 horas (1 quadrante) 40 Iterações
  154. 154. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Corrosão de uma “Wagon Wheel”  Grande matriz de células 4000 x 4000 x 100 células  Tempo de simulação ~ 12 horas (1 quadrante) 45 Iterações
  155. 155. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Experimental Simulado
  156. 156. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Corrosão de uma Esfera de Si  Substratos com diferentes formas  Matriz de células: 500 x 500 x 500 células  Não tem Corroe em todas material de as direções ao mascaramento mesmo tempo 00 Iterações
  157. 157. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Corrosão de uma Esfera de Si  Substratos com diferentes formas  Matriz de células: 500 x 500 x 500 células  Não tem Corroe em todas material de as direções ao mascaramento mesmo tempo 20 Iterações
  158. 158. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Corrosão de uma Esfera de Si  Substratos com diferentes formas  Matriz de células: 500 x 500 x 500 células  Não tem Corroe em todas material de as direções ao mascaramento mesmo tempo 40 Iterações
  159. 159. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Corrosão de uma Esfera de Si  Substratos com diferentes formas  Matriz de células: 500 x 500 x 500 células  Não tem Corroe em todas material de as direções ao mascaramento mesmo tempo 60 Iterações
  160. 160. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Corrosão de uma Esfera de Si  Substratos com diferentes formas  Matriz de células: 500 x 500 x 500 células  Não tem Corroe em todas material de as direções ao mascaramento mesmo tempo 80 Iterações
  161. 161. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Corrosão de uma Esfera de Si  Substratos com diferentes formas  Matriz de células: 500 x 500 x 500 células  Não tem Corroe em todas material de as direções ao mascaramento mesmo tempo 100 Iterações
  162. 162. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Corrosão de uma Esfera de Si  Substratos com diferentes formas  Matriz de células: 500 x 500 x 500 células  Não tem Corroe em todas material de as direções ao mascaramento mesmo tempo Experimental 100 Iterações
  163. 163. Resultados AUTÔMATO CONVENCIONAL Simulação de Corrosão de uma Esfera de Si  Substratos com diferentes formas  Matriz de células: 500 x 500 x 500 células  Não tem Corroe em todas material de as direções ao mascaramento mesmo tempo Experimental 100 Iterações
  164. 164. Resultados AUTÔMATO ESTOCÁSTICO 030 Iterações Taxas de Corrosão {Planos (110), (100) e (111)}: 160, 100 e 1
  165. 165. Resultados AUTÔMATO ESTOCÁSTICO 060 Iterações Taxas de Corrosão {Planos (110), (100) e (111)}: 160, 100 e 1
  166. 166. Resultados AUTÔMATO ESTOCÁSTICO 090 Iterações Taxas de Corrosão {Planos (110), (100) e (111)}: 160, 100 e 1
  167. 167. Resultados AUTÔMATO ESTOCÁSTICO 120 Iterações Taxas de Corrosão {Planos (110), (100) e (111)}: 160, 100 e 1
  168. 168. Resultados AUTÔMATO ESTOCÁSTICO 030 Iterações Taxas de Corrosão {Planos (110), (100) e (111)}: 100, 160 e 1
  169. 169. Resultados AUTÔMATO ESTOCÁSTICO 060 Iterações Taxas de Corrosão {Planos (110), (100) e (111)}: 100, 160 e 1
  170. 170. Resultados AUTÔMATO ESTOCÁSTICO 090 Iterações Taxas de Corrosão {Planos (110), (100) e (111)}: 100, 160 e 1
  171. 171. Resultados AUTÔMATO ESTOCÁSTICO 120 Iterações Taxas de Corrosão {Planos (110), (100) e (111)}: 100, 160 e 1
  172. 172. Resultados AUTÔMATO ESTOCÁSTICO Taxas de Corrosão {Planos (110), (100) e (111)} – 120 Iterações Taxas (160, 100, 1) Taxas (160, 1, 100) Taxas (100, 160, 1) Taxas (1, 160, 100)
  173. 173. Resultados AUTÔMATO CONTÍNUO Regra “234” Regra “244” Regra “3334” Regra “3344”
  174. 174. Resultados AUTÔMATO CONTÍNUO Regra “234” Regra “244” Regra “3334” Regra “3344”
  175. 175. Resultados COMPARAÇÃO ENTRE OS MODELOS Experimental (MEV) A. Convencional (140 iterações) A. Estocástico (125 iterações) A. Contínuo (280 iterações)
  176. 176. Sumário  Desenvolvimento do Simulador - Cristalografia do Silício - Corrosão do Silício - Autômato Celular - Modelos de Simulação ● Autômato Convencional ● Autômato Estocástico ● Autômato Contínuo - Interrelação REDE CRISTALINA Si AUTOMATO CELULAR - Arquitetura  Resultados  Conclusões
  177. 177. Conclusões ●O programa desenvolvido permite prever a evolução temporal da corrosão usando máscaras contendo geometrias com complexidade arbitrária. ●O programa permite simular a corrosão do silício em ambos os lados do substrato de maneira simultânea. ●Toda as simulações são geradas dentro da interface gráfica, sem necessitar de um programa externo. ●O programa implementa 3 modelos de simulação da corrosão dos quais, o Autômato Convencional é o mais rápido e simples, ótimo para protótipos, o Estocástico e Contínuo possibilitam ajustar mais parâmetros para refinar a simulação.
  178. 178. Conclusões ● Aperfeiçoamento do software (otimização e correção de falhas) para disponibilização à comunidade científica ● Estudo sistemático e aprofundado dos 3 modelos (principalmente do Autômato Contínuo) para a compreensão mais profunda do modelo e ajuste para que a simulações sejam o mais realista possível ●Desenvolvimento de ferramentas para análise quantitativa dos resultados das simulações, como por exemplo a determinação de ângulos, distâncias e planos cristalográficos associados às paredes das cavidades e estruturas resultantes da corrosão ● Precisa incorporar de parâmetros físicos-químicos como temperatura, energia das ligações, tipo e concentração de solução corrosiva, dopagem do substrato, etc
  179. 179. Obrigado !!!
  180. 180. Introdução  No projetos de sistemas microeletromecânicos (MEMS) podem aparecer processos de corrosão anisotrópica do silício usando máscara com geometrias complexas  Alguns desenhos de geometrias podem resultar num perfil de corrosão difícil de visualizar e prever.
  181. 181. Introdução - Objetivos A Simulação da Corrosão Anisotrópica do Silício permite: Visualizar e prever o resultado sem precisar usar o laboratório O Auxílio no projeto de dispositivos MEMS, pois os mesmos podem atingir alto grau de complexidade.  Obter ganhos financeiros e economia de tempo O uso no ensino da técnica de microfabricação de substrato
  182. 182. Resultados Formação de um cantilever usado na fabricação de um acelerômetro Simulação da Corrosão Corrosão do Silício
  183. 183. Resultados Formação de um cantilever usado na fabricação de um acelerômetro Simulação da Corrosão Corrosão do Silício
  184. 184. Sumário  Desenvolvimento do Simulador - Cristalografia do Silício - Corrosão do Silício - Autômato Celular - Modelos de Simulação ● Autômato Convencional ● Autômato Estocástico ● Autômato Contínuo - Interrelação REDE CRISTALINA Si AUTOMATO CELULAR - Arquitetura  Resultados  Conclusões

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