Neste trabalho, o método de Monte Carlo é utilizado para simular o processo de difusão espectral da excitação em um sistema polimérico emissor de luz. A metodologia utilizada incorpora a relaxação energética intramolecular, a migração de energia incoerente entre segmentos conjugados e o processo final que pode ser radiativo (luminescência) ou não-radiativo através de centros supressores da excitação (armadilhas ou defeitos). O principal objetivo é comparar os resultados da simulação e de experimentos envolvendo medidas de absorção, de excitação óptica e de luminescência realizadas no IFSC ao longo dos últimos anos ou provenientes da literatura especializada. Além disso, a simulação pretende elucidar a natureza dos processos fotofísicos em semicondutores orgânicos e testar a validade de teorias analíticas existentes, o que é essencial para a aplicação dessa classe de materiais como dispositivos no futuro. Especial atenção é dada na análise do comportamento temporal da luminescência em sistemas em que o acoplamento dipolar na transferência de energia é realizado entre uma matriz de segmentos conjugados e moléculas aceitadoras (impurezas ou defeitos) distribuídas aleatoriamente. A comparação dos resultados da simulação com os resultados experimentais permitiu comprovar a validade do modelo, do programa utilizado e entender melhor características de parâmetros não conhecidos em polímeros conjugados, como a distribuição energética dos estados eletrônicos e a distribuição de centros supressores de luminescência. Foi possível reproduzir com sucesso os espectros de luminescência, de absorção e de excitação seletiva observados experimentalmente em polímeros conjugados descritos na literatura. Além disso, a simulação permitiu explicar resultados relacionados à diminuição da eficiência da luminescência, ao alargamento e ao deslocamento para o azul das linhas espectrais de emissão de polímero conjugado com o aumento da densidade. Foram obtidas as curvas características de eficiência quântica com a variação da energia de excitação e as características não exponenciais das curvas de intensidade de emissão no tempo. Por fim, foi possível estudar os processos fotofísicos envolvidos em heteroestruturas orgânicas com controle a nível molecular das propriedades de emissão a partir dos processos de transferência de energia tipo Förster (dipolo-dipolo) entre polímeros emissores e azocromóforos. As mudanças dos processos fotofísicos do polímero luminescente se fazem pelo controle posicional/orientacional entre camadas doadoras compostas por moléculas do polímero emissor e camadas receptoras à base de azocorante (receptor). / In the present work, the Monte Carlo method is employed to simulate the excitation spectral diffusion process in light emitting polymeric systems. The methodology employed a competition among the internal intra-molecular vibrational relaxation, the inter-molecular incoherent energy transference via Förster mechanism and the final process that may be a radiative emission or a non radiative relaxation through a suppression center. This work main objective is to compare the simulation results with the experiments of absorption, optic excitement and luminescence carried on the IFSC throughout the last years or proceeding from specialized literature. Moreover, the simulation intends to elucidate the nature of the photophysical processes in organic semiconductors and to test the validity of existing theories, what it is essential for the application of this branch of materials as devices in the future. Special attention is given in the analysis of the behavior of the time-resolved luminescence in systems where the energy transfer is carried through a matrix of conjugated segments distributed randomly and acceptor molecules (impurities or defects) coupled by dipole interaction. The comparison of the simulation results with the experimental ones allowed to prove the validity of the model, the used program and to better understand characteristic of parameters for conjugated polymers which are still studied. Different the energy distributions of electronic states, molecular position and orientation are used in order to simulate molecular configurations obtained by different sample preparation methodologies and luminescence suppressor centers. With the simulation, it was possible to reproduce with success the experimental spectra of luminescence, absorption and selective excitation measurements in polymers conjugated described in literature. Besides, the simulation allowed to explain resulted related to the decrease of luminescence efficiency with the increase of the energy of the excitation light, as well as the blue shift and broadening of the spectral lines of conjugated polymer emission with the increase of the density. The characteristic curves of quantum efficiency with the variation of the excitation energy and the not exponential characteristics of the time solved emission intensity curves have been reproduced. Finally, it was possible to study the photophysical processes present in organic heterostructures having molecular level control of the properties of emission via changing the Förster type energy transfer processes between emitting polymers and an azodye. The control photophysical process of the luminescent polymer was accomplished by changing both the orientation and position of the azomolecule in an acceptor layer relative the emitting polymer.

Este trabalho apresenta uma análise sobre a Arquitetutra PCE (Path Computation Element), como alternativa para o roteamento inter-domínios em redes heterogêneas, ou seja, em ambientes onde ocorre a integração do domínio óptico, das redes de transporte ópticas, com o domínio eletrônico, das redes convencionais, tratando inclusive com questões de qualidade de transmissão do sinal óptico, ou QoT (Quality of Transmission). Os objetivos e o funcionamento do mecanismo do PCE em redes integradas são detalhados. São apresentados também os conceitos e definições das redes ópticas, bem como seus principais elementos, a proposta de interconexão das mesmas com as redes convencionais provendo uma rede única e integrada, o papel dos planos de controle, e os principais mecanismos de roteamento. A análise do PCE foi direcionada para o comportamento do principal protocolo utilizado na sua arquitetura, denominado PCE Protocol. De forma mais específica, foi realizada a análise de suas mensagens de requisição de rotas e das mensagens de respostas a estas requisições, e sua interferência no tráfego dos enlaces das redes onde são introduzidas. A partir daí é apresentada uma proposta de extensão de parâmetros para o protocolo PCE Protocol, com o objetivo de atender necessidades específicas de QoT, baseado em estudos das particularidades das características das transmissões ópticas. A partir destas definições, foram realizadas análises adicionais a fim de verificar o impacto com relação ao tráfego gerado em enlaces de diferentes larguras de banda, com a definição original do protocolo, e com a extensão proposta, permitindo uma comparação entre ambos. / This thesis presents an analysis of Path Computation Element Architecture (PCE) as an alternative to be implemented in heterogeneous network inter-domain routing, in other words, environments where optical domains are integrated with the electronic domains of conventional networks. Also, the ability of PCE to manage issues regarding the transmission quality of the optical signal, the QoT (Quality of Transmission), is presented. Objectives and functionality of the PCE mechanism in integrated networks is detailed. Concepts and definitions regarding optical networks and their main elements, the aim of interconnection with conventional networks to build a unified and integrated network, the role of control planes, and the main routing mechanisms are also presented. The analysis of the PCE was focused on the behavior of its main protocol, called PCE Protocol. Specifically, the analysis was performed on both its request and response messages, in addition, the interference in the traffic of the links where these messages had been introduced was also analyzed. Afterwards, an extension of the PCE Protocol parameters was proposed based on the study of optical transmission characteristics, with the aim of meeting specific QoT requirements. From these definitions, further analyses of the impact on the traffic in links with different bandwidths were performed, using the PCE protocol, with and without the proposed extension, allowing a comparison between them.

O objetivo deste trabalho é utilizar o método do tráfego aleatório equivalente para analisar e dimensionar redes ópticas sem comutação para arquitetura de nível único. Uma modelagem analítica, baseada nesse método, que possibilita otimizar os parâmetros da rede considerando padrões mínimos de desempenho é descrita. A rede em estudo utiliza apenas um nó, onde se realizam as funções de roteamento passivo. Em anexo ao nó existem seqüências de conversores de comprimentos de onda gerenciados por um controlador de rede. A estrutura da rede consiste de um certo número de redes ópticas passivas (PONs) conectadas às portas do nó. Essas PONs são distribuídas pela área geográfica onde estão os clientes a serem atendidos. O acesso ao meio constituído pelas PONs é disciplinado por meio da utilização de um esquema WDMA / TDMA administrado pelo controlador de rede. Os comprimentos de onda pertinentes a cada PON conectada a uma porta de entrada do nó são alocados de tal forma que cada um deles se direciona a uma diferente porta de saída e, por conseguinte, a uma diferente PON de destino. Uma conexão entre dois terminais é estabelecida pela seleção de um intervalo de tempo (slot de tempo) pertinente ao comprimento de onda que conecta suas respectivas PONs através do nó. Caso esse comprimento de onda já esteja com sua capacidade plenamente utilizada, conexões adicionais podem ser estabelecidas utilizando-se um comprimento de onda direcionado a uma seqüência de conversores de comprimentos de onda anexa ao nó. Após a conversão, é utilizado outro comprimento de onda que é direcionado pelo nó à PON de destino. A modelagem analítica investigada é utilizada para obter as relações entre os parâmetros da rede, possibilitando a escolha dos seus melhores valores. / The purpose of this work is to use the equivalent random traffic method for analysis and dimensioning of switchless optical networks for single-layer architecture. This work reports an analytical model that allows the network dimensioning according to some relevant design parameters and the required system performance. The analyzed network is based on a single node providing passive routing functions. Wavelength converter arrays, controlled by a network controller, are added in the node. The network structure consists of a set of passive optical networks (PONs) connected to the node ports. Those PONs are distributed along the geographical area where the customers to be assisted are. The access to the medium constituted by the PONs is disciplined through the use of a WDMA / TDMA scheme administered by the network controller. The pertinent wavelengths to each PON connected to an input port of the node are allocated in such a way that each one is addressed to a different output port and, consequently, to a different destination PON. A connection between two terminals is set up by the selection of a time slot pertinent to the wavelength that connects its respective PONs through the node. If the capacity of the wavelength is fully used, additional connections can be established by the use of wavelength directed to a wavelength converter array enclosed to the node. After the conversion, another wavelength addressed by the node to the destination PON is used. The connections achieved between the network parameters are detailed to allow the choice of the best network parameters.

Os sistemas de comunicação óptica por espaço livre, comumente denominados sistemas FSO (Free Space Optics), servem para estabelecer enlaces de comunicação do tipo wireless, ponto-a-ponto, a uma elevada taxa de dados e com alcances que podem variar de algumas centenas de metros a alguns quilômetros. O interesse pela tecnologia FSO tem sido estimulado pela necessidade de se fornecer soluções complementares às tradicionais (e.g. fibra óptica e RF) visando a atender à crescente demanda por conexões de banda larga. Algumas de suas aplicações mais importantes são a conexão de redes locais de computadores, a conexão de estações rádio base de telefonia móvel às centrais e o acesso de última milha. Embora a tecnologia FSO venha sendo empregada em pequena escala no Brasil, vislumbra-se o potencial de maior aplicação desta tecnologia em um futuro próximo, razão pela qual se propõe este estudo, focado no projeto de sistemas FSO. A principal contribuição deste trabalho é demonstrar uma possível solução para a realização de um enlace óptico operando em espaço livre, destinado a conectar duas redes locais de computadores Ethernet Rápida (100 Mbps). As seguintes atividades foram desenvolvidas: estudo das questões mais relevantes pertinentes ao projeto de sistemas FSO; projeto, construção e caracterização eletro-óptica de circuitos; montagem e demonstração do funcionamento de uma versão de testes do sistema, realizadas em laboratório; estudo de características associadas à transferência de radiação óptica de transmissor para receptor, envolvendo o balanço de potência para estimativa do alcance do enlace, sob condições atmosféricas ideais. Como resultado, obtivemos um sistema de comunicação do tipo full-duplex, operando no comprimento de onda de 850 nm em formato de modulação OOK, a uma taxa de dados efetiva de 125 Mbps. Com base na experiência obtida, melhoras ao sistema são sugeridas no final do trabalho. / Free space optical communication systems (FSO systems) provide wireless, point-to-point communication links at high data rates, at maximum distances ranging from hundreds of meters to several kilometers. The growing interest in FSO technology arises from the necessity of providing complementary and alternative solutions to those already adopted (eg. fiber optics and RF), aiming to satisfy the increasing demand for broadband connections. Some of its most important applications are connecting local area networks (LANs), backhauling wireless networks and providing last mile access. Although today FSO is not widely adopted in Brazil, the technology has the potential for being adopted in a greater scale in the near future, which is the reason we propose a study focused on issues related to the design of FSO systems. This work\'s main contribution is to demonstrate a possible solution for the construction of a FSO system intended to connect two Fast Ethernet LANs (100 Mbps). For this purpose, the following activities were developed: study of the main aspects related to FSO system design; design, construction and electrooptical characterization of circuits; mounting and demonstration, in the lab, of a test version of the system; study of characteristics related to radiation transfer from transmitter to receiver, involving the use of the link power budget for an estimation of the maximum distance achievable under ideal atmospheric conditions. The result is a full-duplex communication system that employs the 850 nm wavelength in OOK modulation format, operating at an effective bit rate of 125 Mbps. Based on the knowledge achieved, improvements to the system are suggested at the end of this work.

A tecnologia de chaveamento de pacotes ópticos comumente utiliza componentes muito complexos, relegando sua viabilidade para o futuro. A utilização de pacotes ópticos, entretanto, é uma boa opção para melhorar a granularidade dos enlaces ópticos, bem como para tornar os processos de distribuição de banda muito mais eficientes e flexíveis. Esta tese propõe simplificações nas chaves ópticas que além de tornarem o pacote óptico viável para um futuro mais próximo, permitem montar redes ópticas complexas, com muitos nós, que operam de maneira auto-organizada. A rede proposta nesta tese não possui sinalização para reserva ou estabelecimento de caminho. As rotas são definidas pacote a pacote, em tempo real, durante o seu percurso, utilizando roteamento por deflexão. Com funções muito simples realizadas localmente, a rede ganha características desejáveis como: alta escalabilidade e eficiente sistema de proteção de enlace. Estas características desejáveis são tratadas como funções da rede que emergem de funções realizadas em cada um dos nós de rede individualmente. A tese apresenta um modelo analítico estatístico, validado por simulação, para caracterização da rede. No sistema de proteção contra falhas, os cálculos realizados para redes com até 256 nós mostram que o aumento do número médio de saltos ocorre apenas para destinos localizados no entorno da falha. Para demonstrar a viabilidade de construção de chave óptica rápida simplificada utilizando somente componentes já disponíveis no mercado foi montado um protótipo, que mostrou ter um tempo de chaveamento inferior a dois nanossegundos, sendo compatível com as operações de chaveamento de pacotes ópticos. / The Optical Packet Switching (OPS) technology usually involves complex and expensive components relegating its application viability to the future. Nevertheless the OPS utilization is a good option for improving the granularity at high bit rate transmissions, as well as for operation involving flexibility and fast bandwidth distribution. This thesis proposes simplifications on optical switching devices that besides getting closer future viability enable the deployment of highly scalable and self-organized complex network architecture. The proposed network operates without resources reservation or previous path establishment. The routes are defined packet-by-packet in a real time deflection routing procedure. With simple local functions the network starts to operate with desirable performance characteristics such as high scalability and automatic protection system. Those desirable performance characteristics are treated as Emerging Functions. For the network characterization it is presented a statistical analytical model validated by simulation. In the automatic protection functions investigation the results for a 256 nodes network showed that the mean number of hops enhancement occurs only around the failure neighborhood. To demonstrate the switch viability, a prototype was fabricated utilizing components already available in the market. The switching time obtained was below two nanoseconds showing compatibility with the optical packet switching technology.

Este trabalho é uma contribuição às análises de forças de aprisionamento óptico exercidas sobre partículas esféricas por superposições discretas de feixes de Bessel. Um estudo teórico-numérico foi realizado no regime de óptica geométrica, completando as pesquisas já realizadas com tais feixes e no caso escalar, tanto no regime de Rayleigh quanto através de um formalismo eletromagnético completo. Investigam-se padrões longitudinais de intensidade de possível interesse prático, com potenciais de fornecer múltiplas armadilhas ópticas simultâneas utilizando dois métodos de análise. O primeiro parte da observação de que no regime paraxial todos os raios associados aos feixes se encontram quase paralelos entre si quando se toma como aproximação uma superposição de raios paralelos que incidem completamente sobre um hemisfério do espalhador. Tal método, entretanto, é naturalmente restrito pelas forças transversais. O segundo, que torna mais confiáveis e precisas as predições acerca da componente longitudinal de força, adota procedimentos mais robustos que levam em consideração tanto a contribuição da pressão de radiação (força de espalhamento) quanto a força gradiente devido a gradientes locais de intensidade associados a raios não-paralelos. Assim, acredita-se que este trabalho traz como contribuição um reforço a esta classe específica e promissora de feixes não difrativos como feixes de luz interessantes para aplicações em aprisionamento e micromanipulação óptica. / This work is a contribution to the analyses of optical trapping forces exerted on spherical particles by discrete superpositions of Bessel beams. A theoretical-numerical study has been carried out in the ray optics regime, completing the pre-existing research performed with such beams, in the scalar case, both in the Rayleigh regime and through a complete electromagnetic formalism. We investigate longitudinal intensity patterns of possible practical interest with potential to provide multiple simultaneous optical traps, by using two methods of analysis. The first assumes that, in the paraxial regime, all rays associated to the beams are almost parallel to each other, taking a superposition of parallel rays that are completely incident on a hemisphere of the scatterer as a suitable approximation. Such a method, however, is naturally constrained by the transverse forces. The second one, which makes the predictions about the longitudinal force component more reliable and accurate, adopts more robust procedures that take into consideration the contribution of the radiation pressure (scattering force) as well as the gradient force due to local intensity gradients associated to non-parallel rays. Thus it is hoped that this work will contribute to reinforce this specific and promising class of non-diffractive beams as interesting light beams for applications in optical trapping and micromanipulation.

Submitted by Samira Prince (prince@ufpa.br) on 2012-05-22T16:45:13Z No. of bitstreams: 2 Tese_FogFuncaoObjetivo.pdf: 2229502 bytes, checksum: 897f653b962c45447c243389095f4f85 (MD5) license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) / Approved for entry into archive by Samira Prince(prince@ufpa.br) on 2012-05-22T16:46:00Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese_FogFuncaoObjetivo.pdf: 2229502 bytes, checksum: 897f653b962c45447c243389095f4f85 (MD5) license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-05-22T16:46:00Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese_FogFuncaoObjetivo.pdf: 2229502 bytes, checksum: 897f653b962c45447c243389095f4f85 (MD5) license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Previous issue date: 2011 / FIDESA - Fundação Instituto para o Desenvolvimento da Amazônia / UNAMA - Universidade da Amazônia / Esta tese de doutorado propõe uma formulação matemática para simulação de roteamento e alocação de comprimentos de onda em redes ópticas, sem a inclusão de restrições que não são inerentes ao problema básico e com o objetivo de ser aplicável a qualquer tipo de rede óptica com tráfego de demanda estática. O estabelecimento de uma rota seguida da seleção de um comprimento de onda é um dos pontos chave para o bom funcionamento de uma rede óptica, pois influencia na forma como os recursos da rede serão gerenciados. Assim, o processo de roteamento e alocação de comprimentos de onda em redes ópticas, conhecido como RWA (Routing and Wavelength Assignment), necessita de soluções que busquem a sua otimização. Entretanto, a despeito dos inúmeros estudos com o objetivo de otimizar o processo RWA, observa-se que não há, a priori, nenhuma solução que possa levar a uma padronização do referido processo. Considerando que a padronização é desejável na consolidação do uso de qualquer tecnologia, a Tese descrita neste trabalho é uma Função de Objetivo Genérico (FOG) que trata do processo de roteamento e alocação de comprimentos de onda, visando estabelecer uma base a partir da qual seja possível desenvolver um padrão ou vários padrões para redes ópticas. A FOG foi testada, via simulação, no processo de alocação de comprimentos de onda do inglês, Wavelength Assignment e no processo RWA como um todo. Em ambos os casos, os testes foram realizados considerando redes opacas, trazendo resultados surpreendentes, considerando a simplicidade da solução para um problema não trivial. / This doctoral thesis proposes a mathematical formulation to simulate routing and wavelength assignment in optical networks, without the inclusion of constraints that are not inherent to the basic problem and in order to be applicable to any type of optical network with a static traffic demand. The establishment of a route followed by wavelength assignment is one of the keys to the smooth operation of an optical network, as this influences on how the resources of the network will be managed. Thus, the process of routing and wavelength assignment (RWA) in optical networks, needs a solution that seeks its optimization. However, despite numerous studies aiming to optimize RWA, it is observed that there is no solution, a priori, that could lead to a standardization of RWA process. Whereas consolidating standardization is desirable in the use of any technology, the thesis described in this work is a Generic Objective Function(GOF) that deals with the process of routing and wavelength assignment to establish a basis from which we can develop a standard or several standards for optical networks. The GOF was tested by simulation in the process of wavelength assignment (WA) and the RWA process as a whole. In both cases, tests were performed considering opaque networks, bringing surprising results, considering the simplicity of solution for a non-trivial problem.

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Amostras foram preparadas pelo método de difusão a partir dos reagentes químicos SrCO3, Al2O3 e NiO em proporções estequiométricas. Medidas por difração de raios X mostraram que as amostras possuem uma única fase: SrAl2O4. Neste trabalho apresentamos imagens de microscopia eletrônica de varredura das amostras SrAl2O4 dopadas com 0,1%, 0,5%, 1,0%, 2,0%, 5,0% e 10,0% de íons de Ni2+, medidas de fotoluminescência, excitação da fotoluminescência da amostra SrAl2O4 dopada com 1,0% de íons de Ni2+, medidas de absorção fotoacústica das amostras SrAl2O4 dopadas com 1,0%, 2,0%, 5,0% e 10,0% de íons de Ni2+. Estas medidas foram realizadas a temperatura ambiente para investigar as transições eletrônicas dos íons divalente de níquel que entraram substitucionalmente nos sítios de Sr2+ da rede do SrAl2O4. Os resultados ópticos mostram a existência de três centros emissores de Ni2+. De acordo com a literatura, a estrutura do SrAl2O4 é composta de dois sítios octaédrico distintos de íons de Sr2+, o Sr12+ e o Sr22+, cujas distâncias médias Sr1 O e Sr2 O são, respectivamente, 2,800 Ǻ e 2,744 Ǻ. Visto que os íons de Ni2+ tendem a substituir os íons de Sr2+, devido ao fato de possuírem a mesma valência, é necessário considerar que uma parte dos íons de Ni2+ ocuparam os sítios dos íons de Al3+ na rede do SrAl2O4 para justificar a existência de um terceiro centro emissor de Ni2+ nesse composto. Uma novo sítio octaédrico para os íons de Ni2+ foi estimado a partir do valor da aresta do sítio tetraédrico ocupado pelos íons de Al3+ na rede do SrAl2O4 (considerando o raio iônico do Ni2+ como aproximadamente 40% maior do que o raio iônico do Al3+). As transições eletrônicas presentes nos espectros de excitação e absorção fotoacústica permitiram determinar os parâmetros de campo cristalino (Dq) e Racah (B e C) para os três sítios diferentes ocupados pelos íons de Ni2+ no SrAl2O4. Neste caso, os resultados mostraram que o sítio II dos íons de Ni2+ é associado à posição do Sr1 e possuem um parâmetro Dq menor e que o parâmetro Dq associado aos íons de Ni2+ que substituíram os íons de Sr no sitio I, o qual, por sua vez é associado à posição do Sr2. E, por fim, o sítio III que possui o menor parâmetro de campo cristalino Dq, portanto a maior distância íon ligante, é identificado como aquele relacionado ao rearranjo octaédrico local das antigas posições de Al3+. O caráter higroscópico do SrAl2O4:Ni2+ é observado a partir dos espectros de absorção fotoacústica e os modos de vibração de estiramento das ligações Ni OH e O H são identificadas nos espectros. / Samples were prepared by the conventional solid-state reaction using high purity SrCO3, Al2O3 and NiO as starting reagents in stoichiometric amounts. X-ray diffraction measurements showed that only one phase is present in the samples: SrAl2O4. In this work, qualitative analysis is also obtained from scanning eletronic microscopy (SEM) images of SrAl2O4 samples doped with 0.1%, 0.5%, 1.0%, 2.0%, 5.0% and 10.0% of Ni2+ ions. Emission and excitation spectra were obtained for SrAl2O4 samples doped with 1.0% of Ni2+ ions while photoacoustic spectroscopy were performed in the samples doped with 1.0%, 2.0%, 5.0% and 10.0% of divalent nickel ions. These measurements were performed at room temperature and the aim was to investigate the electronic transitions of divalent nickel ions which entered substitutionally in the Sr2+ sites of the SrAl2O4 compound. The optical results showed the existence of three emission centers of Ni2+ ions. According to the literature, the structure of SrAl2O4 is composed of two distinct octahedral sites of Sr2+ ions, namely Sr12+ and Sr22+, whose average distances Sr1 O and Sr2 - O are, respectively, 2,800 Ǻ and 2,744 Ǻ. Since the Ni2+ ions tend to replace the Sr2+ ions, due to the fact that they have the same valence, it is considered that a part of the Ni2+ ions occupy the sites of Al3+ ions in the SrAl2O4 structure in order to justify the existence of a third emitting center of Ni2+ ions in the compound. A new octahedral site for Ni2+ ions was estimated from the edge of the tetrahedral site occupied by Al3+ ions in the SrAl2O4 compound network (considering the ionic radius of Ni2+as approximately 40% larger than the ionic radius of Al3+). The electronic transitions in the excitation and photoacoustic absorption spectra have allowed to determine the crystal field parameters (Dq) and Racah (B and C) for the three different sites occupied by Ni2+ ions in SrAl2O4. In this case, the results showed that site II occupied by Ni2+ ions is associated with Sr1 position and has a lower Dq parameter than Dq parameter associated with Ni2+ ions which have replaced the strontium ion at the site I, associated with the Sr2 position. Finally, site III has the lowest crystal field parameter Dq, then the largest ion-ligand distance is identified as the site related to the local octahedral rearrangement of the old positions of Al3+ ions. The hygroscopic features of SrAl2O4:Ni2+ are observed from the photoacoustic absorption spectra and the stretching vibrational modes of the Ni - OH and OH bonds are identified in the spectra.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:04Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-02-29Bitstream added on 2014-06-13T20:21:46Z : No. of bitstreams: 1 martins_mr_dr_bauru.pdf: 576235 bytes, checksum: cae5dc5f897a536d60d112303dafaf34 (MD5) / Secretaria de Educação do Estado de São Paulo / Neste trabalho investigamos pontos quânticos de InAs sobre um substrato de GaAs crescidos pela técnica de epitaxia por feixe molecular (MBE, Molecular Beam Epitaxy). Esses pontos quânticos emitem radiação no intervalo de 1,3 üm a 1,5 üm (0,95 eV a 0,83 eV), que corresponde à janela óptica onde ocorre a mínima atenuação do sinal em redes de transmissão por fibras ópticas. Realizamos dois tipos de estudo em dois conjuntos de amostras. No primeiro caso analisamos a influência de alguns parâmetros de crescimento nas propriedades ópticas desses pontos quânticos. No segundo caso, analisamos a influência de um tratamento térmico nas propriedades ópyicas. Resultados de fotoluminescência (PL - photoluminescence) para o primeiro estudo mostraram uma grande influência da velocidade de crescimento nos espectros de emissão que apresentaram múltiplos picos, muito provavelmente associados com o estado fundamental e seus respectivos estados excitados dos pontos quânticos. Para o segundo estudo os resultados de PL mostraram que a emissão óptica consistia de uma larga banda situada entre 1,3 a 1,5 üm. Entretanto, observou-se que, após tratamento térmico durante 3 horas a uma temperatura de 550 ºC, a intensidade da PL aumentou por um fator 3. Além disso, a larga banda observada tornou-se um conjunto de pelo menos 5 picos discretos. O efeito de tratamentos térmicos em poços quânticos é bem conhecido e foi bem explorado na literatura. Em pontos quânticos, os mesmos efeitos também existem, porém, outros de igual importância tembém se apresentam. Dentre os mais importantes podemos citar a redistribuição dos tamanhos dos pontos quânticos, que podem em alguns casos limites fazer com que o ponto quântico desapareça, e a redistribuição das tensões entre a interface ponto quântico/matriz. Neste trabalho... / This study investigated InAs large quantum dot on GaAs substrate grown by the techique of molecular beam epitaxy (MBE). These quantum dots emit in the spectral range of 1.3 üm and 1.5 üm (0.95 eV to 0.83 eV), which corresponds to the window of minimal signal attenuation on transmission networks by optical fiber. We have performed two kinds of study into two different sets of samples. In the first case, we have analyzed the influence of some growth parameters on the optical properties of these quantum dots. In the second one, we have analyzed the influence of a thermal treatment on the optical properties. Results of photoluminescence (PL) on the first study showed a great influence of growth velocity in the PL spectra line shape. For the second study the results of PL on an as grown sample showed that the emission signal was a large optical band in the wave length range of 1.3 üm and 1.5 üm. However, it was observed that after the thermal treatment of 3 hours at a temperature of 550 ºC, the intensity of these PL emissions increased by a factor 3. Moreover, the observed large band has become a series of at least 5 discrete peaks. The effect of heat treatments in quantum wells is well known and has been well explored in literature. In quantum dot, the same effects are expected; however, other equally important effects are also present. The most important is the size redistribution of the quantum dots, which can in some limit cases, vanish these quantum dot. Our study identified the origin of these multiple peaks, and found emissions of PL at room temperature in the optical window between 1.3 and 1.5 üm.

Ilhas de InxGa1-xAs são de grande interesse no desenvolvimento tecnológico de lasers de diodos e diodos emissores de luz. As ilhas de InxGa1-xAs investigadas neste trabalho foram crescidas sobre um substrato semi-isolante de GaAs (001) pelo método de auto-organização usando epitaxia de feixe molecular. Este tipo de ilha, quando isolada e de pequeno tamanho, é considerada um ponto quântico ou sistema zero-dimensional. As amostras foram caracterizadas através do uso da microscopia de força atômica. A densidade e o tamanho dos pontos aumenta com a diminuição da fração molar de In, resultando em uma maior cobertura para o caso de x = O, 25. As características principais dos espectros Raman são os picos que correspondem aos modos LO e TO do substrato de GaAs. Duas estruturas adicionais aparecem no espectro: um pico estreito em 222 cm- 1 e uma banda larga de mais alta energia, que só é resolvida para x = O, 25, centrada em 245 cm-1. O pico em 222 cm-1 é provavelmente devido ao fônon LA(X) do GaAs normalmente proibido, induzido por defeitos. Para identificar a banda larga foi construído um modelo que considera: (i) a frequência Raman do modo tipo- InAs com caráter de LO como constante com a variação de x no InGaAs 3-D; (ii) efeitos de confinamento não afetam a frequência Raman dado ao tamanho dos pontos quânticos das amostras deste trabalho; (iii) A tensão escala com x e o valor máximo ocorre para o composto binário InAs. Este modelo permite prever um intervalo de frequências para os pontos quânticos. O valor medido, 245 cm- 1, está dentro deste intervalo e portanto foi atribuído ao modo tipo-InAs dos pontos quânticos de In0,25Ga0,75As Considerações de simetria reforçam esta designação. Contribuições adicionais de fônons foram consideradas no intervalo de energia de interesse. Para analisar estas contribuições, foi feito um estudo detalhado dos fônons induzidos por desordem em camadas de GaAs, e espalhamento Raman de As cristalino e amorfo. A desordem foi produzida através da erosão por laser e a amostra de As foi formada por um processo de oxidação de um filme de AlAs. Comparação dos espectros Raman permitiu concluir que não houve contribuição de fônons induzidos por desordem no espectro do ponto quântico, seja de GaAs ou arsênio. / InxGa1-x As islands are interesting for use in Laser diode and light-emitting diode technology. The InxGa1-x As islands investigated in this work were grown on semi-insulating (001) GaAs substrates by the self-organization method using molecular beam epitaxy. This type of island, when isolated and of small size, is considered as a quantum dot or zero-dimensional system. The samples were characterized by use of atomic force microscopy. The dot density and size were seen to increase as the In molar fraction decreased, resulting in a large dot­ coverage in the case of x = 0.25. The Raman spectra main features were the peaks corresponding to the LO and TO modes of GaAs-substrate. Second order structures were also present around 520 cm-1 (160 cm-1) for optical (acoustic) vibration of GaAs. Two additional structures appear as a sharp peak at 222 cm- 1 and higher energy broad band, which is resolved only for x = 0.25, at 245 cm- 1. The peak in 222 cm-1 is probably due to the normally forbidden GaAs LA(X) phonon induced by defects. To assign the broad band a model was constructed that considers: (i) the Raman frequency of the InAs-like mode with LO character as constant with x in bulk I nGaAs; (ii) confinement effects for the large dots formed has negligible effects in the quantum dot Raman frequency; (iii) The strain scale with x, the maximun value corresponds to that obtained for InAs. This model allowed to predict a range of frequencies for the dots. The value measured, 245 cm- 1, fit into this range and is, thus, attributed to the InAs-like mode of the In0.25Ga0.75As quantum dots. Selection rules arguments reinforces this assignment. Several additional contributions in the frequency range of interest were considered. In order to analyze those contributions, a detailed study of disorder induced phonons in GaAs, and Raman scattering of As-crystaline and amorphous, was realized. The disorder was produced by laser ablation and the As sample was formed by an oxidation process of an A1As film. Comparison of the Raman spectra allowed to conclude that neither As or GaAs disorder induced phonons contribute to the quantum-dot spectrum.