Questão 11
UNICAMP 2024
(UNICAMP - 2024)
A fabricação da próxima geração de chips, previstos para entrada no mercado em 2024, com maior velocidade de processamento e menor consumo de energia, é baseada na tecnologia de litografia com luz na região do ultravioleta extremo. Nesse processo, gotas de estanho são bombardeadas com pulsos de laser, o que dá origem a um plasma que emite radiação com comprimento de onda na região do ultravioleta extremo.
a) Para a formação do plasma, inicialmente eleva-se a temperatura da gota de estanho através do bombardeamento com um primeiro pulso de laser. O estanho tem densidade e calor específico
, e o volume da gota é
. Qual a energia que um pulso de laser deve conter para elevar a temperatura da gota de 25 °C para 175 °C?
b) Um pulso de laser de comprimento de onda é usado em um experimento de teste para a formação de plasma. A potência do laser, em função do tempo, tem o perfil de um triângulo retângulo, como representado na figura, de forma que a energia total do pulso é dada pela área sob a curva. Sabendo-se que a energia E de um fóton é dada por
, sendo
e f a frequência da radiação, quantos fótons contém o pulso de laser?
Dado: Velocidade da luz no vácuo: .
Gabarito:
Resolução:
a) Primeiro vamos calcular a massa de uma gota de estanho:
Agora, podemos calcular a energia do pulso de laser:
b) Temos a seguinte relação:
Podemos então calcular a energia de um fóton:
Temos que a área sob a curva é a energia total do pulso. Vamos calcular essa energia então:
Agora para encontrarmos o número de fótons, basta dividirmos a energia total pela energia de um fóton:
a)
b)