Submitted by camilla martins (camillasmmartins@gmail.com) on 2017-03-03T16:04:54Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_DesenvolvimentoSensoresBaseados.pdf: 3584170 bytes, checksum: 9932ae5ca17a12978527ca0f83b74971 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-03-07T11:41:22Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_DesenvolvimentoSensoresBaseados.pdf: 3584170 bytes, checksum: 9932ae5ca17a12978527ca0f83b74971 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-07T11:41:22Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_DesenvolvimentoSensoresBaseados.pdf: 3584170 bytes, checksum: 9932ae5ca17a12978527ca0f83b74971 (MD5) Previous issue date: 2016-04-01 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A investigação e o desenvolvimento de sistemas para a medição de parâmetros físicos e mecânicos de integridade estrutural, pode permitir a prévia detecção de colapsos, processos de deterioração e outros fatores naturais e/ou provocados pelo homem. Nesse caso, a medida desses parâmetros em tempo real é crucial para a identificação, localização e quantificação de danos, e também para melhorar a manutenção e segurança dessas estruturas. Medições de curvatura e vibração são importantes para o monitoramento estrutural devido a sua relação com as respostas dinâmicas de estruturas de engenharia. Nessa tese, estruturas de descasamento de diâmetro de núcleo são propostas e experimentalmente investigadas para sensoriamento de curvatura e vibração. Entre as análises, duas configurações exibiram um melhor desempenho, uma abordagem usa uma estrutura formada pela emenda de uma pequena seção de fibra multimodo não revestida entre duas fibras monomodo padrão (SMS), combinada com um espelho óptico em fibra na sua extremidade, e a outra abordagem é formada pelo sanduíche de uma seção de fibra monomodo entre duas pequenas seções de fibra multimodo, emendadas entre duas fibras monomodo padrão (SMSMS). O dispositivo SMS é analisado através de medidas experimentais e simulações numéricas. Na análise experimental de curvatura, o sensor SMS proposto gera padrões de interferência destrutiva e aumenta a perda óptica se é curvado, variando somente a atenuação do sinal óptico sem variação do comprimento de onda. A modelagem numérica é feita com o método de propagação de feixe por diferenças finitas através da utilização do software BeamProp 9.0 da empresa RSoft. O sensor SMSMS possui duas seções MMF que agem como acoplador e reacoplador de modos de núcleo-casca, e a seção SMF ao meio atua como o “braço” de interferência. Assim os modos da casca que se propagam na seção SMF do meio tornam-se sensíveis às frequências aplicadas. Este dispositivo foi analisado experimentalmente como sensor de vibração e provou ser adequado para monitorar frequências tão baixas como 0.1 Hz. As configurações de sensores propostos apresentam várias características interessantes, tais como fácil fabricação, baixo custo, alta eficiência e alta sensibilidade. Embora o processo de fabricação das estruturas não seja muito preciso, o que afeta sua reprodutibilidade, esses sensores são muito úteis numa vasta variedade de aplicações, tais como monitoramento de integridade estrutural. / The research and development of systems for measuring physical and mechanical parameters of structural health, allows the early detection of collapses, deterioration process and other natural and / or caused by man factors. In this case, real-time measurements of these parameters are crucial for identification, localization and quantification of damages, and also improve the maintenance and safety of such structures. Curvature and vibration measurements are important to structural monitoring due to their relationship with the dynamic responses of engineering structures. In this thesis, core diameter mismatch structures are proposed and experimentally investigated for curvature and vibration sensing. Among the analyzes, two settings exhibited improved performance, one approach uses a structure formed by splicing an uncoated short section of multimode fiber between two standard single mode fibers (SMS), combined to an optical fiber mirror at its end, and the other approach is made by the sandwich of one single mode fiber section between two short multimode fiber sections, spliced between two standard single mode fibers (SMSMS). The SMS device is analyzed through experimental measurements and numerical simulations. In the curvature analysis, the proposed SMS sensor generates destructive interference patterns whether it is bent, varying only the attenuation of the optical signal without wavelength shifts. Numerical modeling is performed using the finite difference beam propagation method by means of the BeamProp 9.0 software of Rsoft™ company. In the experimental vibration analysis, the SMSMS sensor is formed by two MMF sections that act as coupler and re-coupler of core-cladding modes, and the SMF section in the middle acts as the "arm" of interference. So the cladding modes that propagate in the SMF middle section become sensitive to the applied frequencies. The SMSMS vibration sensor proved to be suitable to monitor very low frequencies such as 0.1 Hz. The proposed sensors configurations present several interesting features, such as easy fabrication, low-cost, high-efficiency, and high sensitivity. Although the manufacturing process of the structures is not very precise, which affects its reproducibility, such sensors very useful in a wide range of applications, such as structural health monitoring.

Submitted by JONATAS DA SILVA CAVALCANTE null (jonatasunesp@hotmail.com.br) on 2016-05-30T18:25:16Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_CAVALCANTE, J. S..pdf: 2922725 bytes, checksum: 28bbd38e0e0a062b2c9458d85fbf5f58 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-05-31T16:41:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 cavalcante_js_me_bauru.pdf: 2922725 bytes, checksum: 28bbd38e0e0a062b2c9458d85fbf5f58 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-31T16:41:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 cavalcante_js_me_bauru.pdf: 2922725 bytes, checksum: 28bbd38e0e0a062b2c9458d85fbf5f58 (MD5) Previous issue date: 2016-03-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho investiga as propriedades ópticas de um sistema semicondutor que tem alto potencial para aplicação em optoeletrônica. As amostras estudadas são baseadas no sistema InxGa1-xAs0,984N0,016/GaAs, a concentração x de índio encontra-se na faixa de 0,26 a 0,43 e foram crescidas nas temperaturas de 400°C e 430°C e, passaram por tratamento térmico, a temperatura de 720 °C, durante o tempo de 30 min. Em ambas amostras a espessura do poço é de 6,5 nm. A técnica utilizada na investigação é a fotoluminescência, que permite analisar o comportamento de portadores em diferentes faixas de temperatura e regimes de excitação, para caracterizar a qualidade estrutural das amostras. No estudo procuramos compreender o comportamento das emissões ópticas analisando a largura de linha a meia altura (FWHM) da emissão, a variação do band gap com a temperatura e a localização e ativação térmica dos portadores de carga. / This work investigates the optical properties of a semiconductor system which has high potential for application in optoelectronics. The samples studied are based on InxGa1-xAs0,984N0,016 / GaAs system, the indium concentration x is in the range from 0.26 to 0.43, and were grown at temperatures of 400 °C and 430 °C and received thermal treatment, at 720 oC, during 30 minutes. In both samples the well thickness is 6.5 nm. The technique used in the investigation is the photoluminescence, which allows to analyze the behavior of carriers in different temperature ranges and excitation regimes, in order to characterize the structural quality of the samples. In the study we sought to understand the behavior of the optical emissions by analyzing the full width at half-maximum (FWHM) of the emission line, the variation of the band gap with temperature and the trapping and thermal activation of charge carriers.

Este trabalho tem como objetivo validar modelos elétrico e térmico de um motor de indução trifásico, utilizando redes de Bragg em fibra ótica (FBG) como elemento sensor. São apresentados dois modelos elétricos do motor de indução que contemplam as perdas magnéticas para uma frequência fixa, obtidos a partir do modelo clássico sob o eixo de referência qd0. As perdas no ferro são representadas por resistências localizadas em paralelo à indutância de magnetização para o primeiro modelo e em paralelo às indutâncias de dispersão do estator e de magnetização para o segundo modelo. O circuito térmico equivalente é representado por impedância (condutividade e capacitância) térmica associada ao rotor e estator. Para a realização dos ensaios no motor foi elaborado um arranjo experimental que permite a medição dos valores elétricos, térmicos e mecânicos simultâneamente. Para a medição de temperatura utilizou-se oito sensores a fibra ótica quase-distribuídos e multiplexados. A instrumentação do motor possibilita a determinação do comportamento térmico da máquina desde a partida até a temperatura em regime. Durante os ensaios foram inseridas oscilações na tensão de alimentação do motor que ocasionaram oscilações de temperatura na ordem de 0,5oC no estator do motor. Os ensaios realizados permitiram ainda a separação da contribuição das perdas mecânicas e eletromagnéticas na elevação de temperatura do motor. Os resultados da simulação do modelo elétrico do motor apresentam uma diferença de 3,6% para a corrente de entrada do motor e 0,1% para a velocidade e potência de saída quando comparados aos valores nominais do motor. A partir do modelo elétrico do motor de indução é possível determinar as perdas elétricas, mecânicas e perdas no ferro do motor. Os resultados da simulação do modelo térmico apresentam uma diferença máxima de 0,75oC durante o transitório, sendo que os valores de temperatura em regime simulado e experimental convergiram para o mesmo valor. A técnica de instrumentação optoeletrônica associada ao arranjo experimental utilizado no trabalho possibilitou a determinação da elevação de temperatura referente as perdas mecânicas do motor. / This work aims to validate electrical and thermal models of a three phase induction motor using fiber Bragg gratings (FBG) as the sensing element. Two electrical models considering the magnetic losses for a fixed frequency, from the well-known model in the arbitrary reference frame qd0 is presented in this work. The iron losses are represented by a resistance in parallel to the magnetizing inductance for the first model and parallel to the stator leakage and magnetization inductance for the second model. The equivalent thermal circuit is represented by a thermal conductivity and a thermal capacitance associated to the stator and rotor. For motor tests realization an experimental arrangement is developed. The experimental arrangement allows the measurement of electrical, thermal and mechanical values simultaneously. For the temperature measurement was used eight fiber optic sensors quasi-distributed and multiplexed. The motor instrumentation allows determine the motor thermal behavior from the start until the temperature regime. During the tests oscillations in voltage feed was included, causing temperature oscillations on the order of 0.5oC on the motor stator. The tests also allowed the separation of the contribution of electromagnetic and mechanical losses in the motor temperature rise. The simulation results of the motor electrical model show a difference of 3.6% for the motor input current and 0.1% for output speed and power compared with motor rated values. From the electrical model of the induction motor is possible to determine the electrical losses, iron losses and mechanical losses. The optoelectronics instrumentation technique associated with the experimental setup used in this work allows determine the temperature elevation related motor mechanical losses.

Este trabalho tem como objetivo validar modelos elétrico e térmico de um motor de indução trifásico, utilizando redes de Bragg em fibra ótica (FBG) como elemento sensor. São apresentados dois modelos elétricos do motor de indução que contemplam as perdas magnéticas para uma frequência fixa, obtidos a partir do modelo clássico sob o eixo de referência qd0. As perdas no ferro são representadas por resistências localizadas em paralelo à indutância de magnetização para o primeiro modelo e em paralelo às indutâncias de dispersão do estator e de magnetização para o segundo modelo. O circuito térmico equivalente é representado por impedância (condutividade e capacitância) térmica associada ao rotor e estator. Para a realização dos ensaios no motor foi elaborado um arranjo experimental que permite a medição dos valores elétricos, térmicos e mecânicos simultâneamente. Para a medição de temperatura utilizou-se oito sensores a fibra ótica quase-distribuídos e multiplexados. A instrumentação do motor possibilita a determinação do comportamento térmico da máquina desde a partida até a temperatura em regime. Durante os ensaios foram inseridas oscilações na tensão de alimentação do motor que ocasionaram oscilações de temperatura na ordem de 0,5oC no estator do motor. Os ensaios realizados permitiram ainda a separação da contribuição das perdas mecânicas e eletromagnéticas na elevação de temperatura do motor. Os resultados da simulação do modelo elétrico do motor apresentam uma diferença de 3,6% para a corrente de entrada do motor e 0,1% para a velocidade e potência de saída quando comparados aos valores nominais do motor. A partir do modelo elétrico do motor de indução é possível determinar as perdas elétricas, mecânicas e perdas no ferro do motor. Os resultados da simulação do modelo térmico apresentam uma diferença máxima de 0,75oC durante o transitório, sendo que os valores de temperatura em regime simulado e experimental convergiram para o mesmo valor. A técnica de instrumentação optoeletrônica associada ao arranjo experimental utilizado no trabalho possibilitou a determinação da elevação de temperatura referente as perdas mecânicas do motor. / This work aims to validate electrical and thermal models of a three phase induction motor using fiber Bragg gratings (FBG) as the sensing element. Two electrical models considering the magnetic losses for a fixed frequency, from the well-known model in the arbitrary reference frame qd0 is presented in this work. The iron losses are represented by a resistance in parallel to the magnetizing inductance for the first model and parallel to the stator leakage and magnetization inductance for the second model. The equivalent thermal circuit is represented by a thermal conductivity and a thermal capacitance associated to the stator and rotor. For motor tests realization an experimental arrangement is developed. The experimental arrangement allows the measurement of electrical, thermal and mechanical values simultaneously. For the temperature measurement was used eight fiber optic sensors quasi-distributed and multiplexed. The motor instrumentation allows determine the motor thermal behavior from the start until the temperature regime. During the tests oscillations in voltage feed was included, causing temperature oscillations on the order of 0.5oC on the motor stator. The tests also allowed the separation of the contribution of electromagnetic and mechanical losses in the motor temperature rise. The simulation results of the motor electrical model show a difference of 3.6% for the motor input current and 0.1% for output speed and power compared with motor rated values. From the electrical model of the induction motor is possible to determine the electrical losses, iron losses and mechanical losses. The optoelectronics instrumentation technique associated with the experimental setup used in this work allows determine the temperature elevation related motor mechanical losses.

Orientador: Luiz Carlos Kretly / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-22T13:43:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Guerra_ChristianoPereira_M.pdf: 6651851 bytes, checksum: 056aa6396a14b183f6bf2f41db49b247 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: O propósito deste trabalho foi estudar a aplicação da técnica de implantação de íons para a modificação de índice de refração em substratos vítreos e cristalinos, possibilitando o guiamento óptico. Foram implantados íons de HE + com energia variando entre 30 e 190 KeV e doses entre 1,0x10 16 e 2,5x10 16 íons/cm 2 em lâminas de sílica vítrea e quartzo cristalino com cortes perpendiculares aos eixos x, y, e z. Para a caracterização óptica foram feitas medidas dos modos de propagação TE (transversal elétrico) e TM (transversal magnético) de um feixe laser AR + sintonizado em ? 488,0 nm, através do método 'dark modes'. Foram estudados os efeitos da variação de dose, energia e recozimento nos modos propagantes na camada modificada. Foram utilizados diferentes técnicas de espectroscopia infravermelho para analisar as modificações estruturais dos silicatos pelo bombardeamento dos íons de hélio. Análises por difração de raio-X também foram utilizadas para analisar a estrutura do cristal de quartzo puro e modificado pela implantação dos íons / Abstract: The purpose of this work was to study the technical application of íon implantation to modify the refraction index on vitreous and crystallines substrates, allowing the optical guidance. We have implanted HE + ions with energies from 30 to 190 KeV and doses from 1.0x10 16 to 2.5x10 16 ions/cm 2 in vitreous silica and crystalline quartz substrates, with perpendicular cut to the X, Y and Z axis. To optical characterization, it have been made refraction index measurements on Transveral Eletric (TE) and Transversal Magnetic propagation modes of an orgon ion laser beam, at ? 488,0 nm, through the Dark Modes method. We have studied the dose variations, energy and annealing effects on the propagation modes in the modified layer. We have also used different techniques on the infrared spectroscopy to analyze the structural modifications on the silicates by the helium ions bombardment. Analysis by X ray diffraction have also been used to analyze the single quartz crystal and modified by the ions implantation / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Evandro Conforti / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-21T04:49:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rocha_Peterson_M.pdf: 5254230 bytes, checksum: 811832dc531fcd6bcc9edf29f71bf219 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Modulações ópticas avançadas como DQPSK e QAM tem sido escolhidas por serem formatos multiniveis (dois bits ou mais por símbolo), aumentando a eficiência espectral de sistemas ópticos. Entretanto, o amplificador óptico a semicondutor (SOA) indicado principalmente para aplicações de media distancia (da ordem de 20 km), pode degradar o sinal DQPSK e QAM. Sistemas de fase modulada (como o DQPSK) são afetados principalmente por SPM e XPM, devido ao ruído de fase não-linear adicionado a fase óptica do sinal. Visando analisar estes problemas, apresenta-se um estudo sobre os sinais NRZ-DQPSK e 16-QAM amplificados pelo SOA, bem como outros fatores que degradam tais sistemas, através de simulações com os softwares comerciais OptiSystem e VPItransmissionMaker. Nas simulações, resultados foram obtidos estando em acordo com a teoria e em acordo com o capitulo 3. Para o sistema DQPSK, o SOA degradou o sinal em todos cenários propostos para avaliar o sistema. O sinal NRZ-DQPSK apresentou maior penalidade quando o ganho do SOA foi de 20 dB. Efeitos não-lineares juntamente com a dispersão cromática limitam fortemente a distancia do enlace, e ao compensar a dispersão cromática no enlace com maior penalidade em 56 Gbps, o sinal NRZ-DQPSK pode trafegar por uma distancia 10 vezes maior (de 5 km para 50 km) com uma BER de 10-12. Para o sistema QAM, o sinal foi penalizado pelo SOA em todos os casos, e utilizando o SOA com ganho grampeado, os efeitos não-lineares foram minimizados, melhorando substancialmente o desempenho. Compensando a dispersão cromática e usando o SOA com ganho grampeado para o caso com maior penalidade, o sinal 16-QAM viajou a uma distancia 16 vezes maior (3 km e 50 km) / Abstract: High spectral efficiency is being achieved in modern optical fiber systems using multilevel optical modulation formats such us DQPSK and QAM, with more than one bit per symbol. However, amplifying devices such as the semiconductor optical amplifier (SOA) can degrade the DQPSK signal. In recent years SOAs have gained much attention (mainly in medium distance links, around 20 km) due to non-linear and fast switching potential applications (wavelength conversion, 3R regeneration, optical packet switching, etc.). In addition, the SOA under gain saturation further enhance deleterious nonlinear effects such as SPM, XGM, FWM, XPM. Phase modulated systems as DQPSK are affected mainly by SPM and XPM due to the nonlinear phase noise added to the controlled phase of the optical modulated signal. This work presents a study on the NRZ-DQPSK and 16-QAM signals when amplified by SOAs, analyzing the main factors degrading such systems through simulations using commercial OptiSystem and VPItransmissionMaker software. SOA showed degradation effects over DQPSK, with larger penalties to NRZ signals and optical gain over 20 dB. Non-linear effects and chromatic dispersion impose a maximum distance limit. In dispersion compensated links, 10 fold distances are achieved in relation to standard fibers (5 to 50 km) with BER= 10-12. For 16 QAM, the penalties are still high. However, gain clamped SOAs have better performance with a 16 fold distance increase (3 km to 50 km) / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Lucas Fugikawa Santos / Banca: Marcelo Andres Fossey / Banca: Dante Luis Chinaglia / Resumo: Esta dissertação de mestrado apresenta um estudo sobre as propriedades de foto-geração de portadores de carga e sua condução em dispositivos optoeletrônicos orgânicos construídos em estruturas de diodo tipo sanduíche - ITO/Polímero/Metal - sendo empregados como sua camada ativa dois polímeros orgânicos conjugados distintos, o poly[2-methoxy-5-(3',7'-dimethyloctyloxy)-1,4-phenylene vinylene) ou MDMO-PPV, e o copolímero fenil substituído do poli(p-fenileno vinileno) conhecido como Super Yellow® ou SY-PPV. As características da foto-geração e de transporte de cargas dos dispositivos foram determinada através da análise de medidas de corrente-tensão (I-V) em regime d.c., e de espectroscopia de impedância/capacitância no regime da frequência (1Hz-1MHz). As propriedades elétricas dos dispositivos foram estudadas com os dispositivos iluminados em diferentes faixas de comprimentos de onda na região do visível, a diferentes intensidades, e comparadas com as propriedades dos dispositivos no escuro. Para iluminação através do eletrodo transparente (ITO), tanto um efeito fotovoltaico quanto fotocondutivo foram claramente observados. Em particular, o efeito da foto-geração no espectro de capacitância em função da frequência foi estudado em maiores detalhes. Um modelo semiempírico, levando em conta as distribuições de cargas espaciais devidas à foto-geração de portadores de carga e propriedades de transporte como, por exemplo... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This dissertation presents a study on the properties of photo-generation and conduction of charge carriers in organic optoelectronic devices built in sandwich diode structures - ITO/Polymer/Metal - with the active layer comprised by two different organic conjugated polymers: poly[2-methoxy-5-(3',7'-dimethyloctyloxy)-1,4-phenylene vinylene) MDMO-PPV, and a phenyl-substituted copolymer of poly(p-phenylene vinylene) known as Super Yellow®, SY-PPV. The photo-generation and charge transport properties have been determined from the analysis of current-voltage (I-V) measurements in the d.c. regime and impedance/capacitance spectroscopy in the regime of frequency (1Hz-1MHz). The electrical properties of the devices were studied with the devices under illumination, in different ranges of wavelength in the visible region, at different intensities and compared with the properties of devices in the dark. By illuminating the devices through the transparent electrode (ITO), both photovoltaic and photoconductive effects were clearly observed. Particularly, the photo-generation effect in the frequency-dependent capacitance spectrum was studied in detail. A semiempirical model taking into account the spatial distribution of charges due the photo-generation and material properties... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Luis Vicente de Andrade Scalvi / Coorientador: Julio Ricardo Sambrano / Banca: Margarida Juri Saeki / Banca: Tomaz Catunda / Banca: Valeria Moraes Longo / Resumo: Este trabalho apresenta uma abordagem teórico-experimental na investigação de filmes finos de dióxido de estanho (SnO2) não dopado, de SnO2 dopado com antimônio (Sb), de dióxido de titânio (TiO2) e também de heteroestrutura Tio2/SnO2, produzidos pelo processo sol-gel-dip-coating. O conhecimento dos mecanismos de transporte elétrico de SnO2:Sb é fundamental para o desenvolvimento de dispositivos opto-eletrônicos. Neste sentido, a contribuição deste trabalho está principalmente no estudo das propriedades elétricas de SnO2:Sb, no qual foi analisado a captura de elétrons fotoexcitados por centros de Sb e/ou vacâncias de oxigênios termicamente ativados. Os resultados, surpreendentemente, mostraram que a taxa de variação da condutividade diminui com o aumento temperatura, independente da energia da fonte de excitação (acima ou abaixo da energia do bandgap). Este comportamento está provavelmente relacionado à mobilidade eletrônica, que é dominado pelo espalhamento de portadores de carga na região do contorno de grão. Quanto à heterojunção TiO2/SnO2, o conhecimento do tipo de estrutura cristalina dos semicondutores óxidos é fundamental para sua utilização em determinadas aplicações tecnológicas. A avaliação das propriedades estruturais de filmes finos de TiO2 apresentada nesta tese mostrou que o substrato de quartzo, utilizado para deposição dos filmes, exerce influência na temperatura de transição de fase anatásio-rutilo. De modo geral, apresentamos aqui uma avaliação das propriedades ópticas, estruturais, elétricas e eletrônicas de filmes finos de SnO2 e de SnO2:SB e também das propriedades ópticas, estruturais e eletrônicas de TiO2 e heterojunção TiO2/SnO2. As propriedades eletrônicas foram obtidas a partir de simulações computacionais de SnO2 SnO2:Sb e TiO2 desenvolvidas com o programa CRYSTAL06, baseadas na Teoria do Funcional da Densidade / Abstract: This work presents a theoretical-experimental approach in the investigation of undoped and Sb-doped SnO2 thin flims, TiO2 thin films and also the heterostructure TiO2/SnO2 deposited through the sol-gel-dip-coating technique. The knowledge of the electrical transport mechanisms in SnO2:Sb is fundamental towards the devolping of optoelectronic devices. Then, our contribution concerns the analysis of the electronic structure and, mainly, the investigation of the electrical properties of SnO2:Sb, where the electron capture by thermally activated Sb centers and/or oxygen vacancies was proposed. Results, surpisingly, show that the conductivity variation rate increases with temperature, independent on excitation source energy (above or below the gandgap energy). This behavior is probaly related to the electronic mobility, which is dominated by the charge carrier scattering at boundary layer. Concerning the heterojunction TiO2/SnO2, the determination of the crystalline structure type of oxide semiconductors if fundamental for application in specific technologies. The evalution of structural properties of TiO2 films show that the quartz substrate, used for film deposition, influences the transition temperature of the anatase-rutile phases. In summary, we present an evalution of optical, structural, electrical and electronic properties of SnO2 and SnO2:Sb as well as optical, structured, and electronic properties of TiO2/SnO2. Electronic properties were obtained from computacional simulations of SnO2, SnO2:Sb, TiO2 and TiO2/SnO2, developed with the program CRYSTAL06, through the Density Functional Theory / Doutor

Orientador: Maria Glória Caño de Andrade / Resumo: Este trabalho é baseado no estudo do comportamento de um diodo PIN de multicamadas utilizado como célula solar. Esse estudo é desenvolvido por meio de simulações em ambiente virtual, validada a partir de dados experimentais, e tem como foco principal o comportamento da geração de corrente pelo dispositivo, tanto na interação entre o dispositivo e uma determinada faixa do espectro luminoso, como na influência que as alterações nas dimensões dessa célula solar podem trazer na tensão gerada. O diodo PIN proposto encontra-se em uma lâmina SOI (Silicon On Insulator) com uma potencial aplicação destinada para a alimentação de circuitos que necessitam de ultrabaixa potência (ULP – Ultra Low Power), tais como sensores de campo para monitoramento e circuitos subcutâneos para monitoramento médico. É construído por uma camada dupla com diferentes semicondutores (silício e germânio) e, através de alterações em sua estrutura (mudança dos materiais e das dimensões), será verificado o comportamento dos principais parâmetros de uma célula solar, tais como fator de forma (FF), corrente fotogerada, tensão de circuito aberto, corrente de curto-circuito, tensão e corrente de trabalho e potência gerada pelo dispositivo. Adicionalmente, é também analisado o comportamento de penetração e absorção do espectro luminoso na célula solar e a existência de alterações nos parâmetros medidos quando há alteração na posição das camadas de semicondutores, com a finalidade de demonstrar que o incremento de uma... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This work is based on the study of multilayer PIN diode used as a solar cell. This study was developed through simulations in a virtual environment with the main focus of the generation current by the device so much in the interaction between the device and a range of the light spectrum as well as in the influence the changes in the dimensions of the solar cell may bring in the voltage generated. It is composed of a double layer with different semiconductors (silicon and germanium), and though changes in its structure (materials and dimensions change), it will be verified the behavior of main parameters of a solar cell, such as Fill Factor (FF), photogenerated current, open-circuit voltage, short circuit current, work voltage and work current and the generated power will by the device. Additionally, it was also verified the behavior of the penetration and absorption of the light spectrum in the solar cell, and the existence of changes in the measured parameters when there is a change of position in the semiconductor layers, to demonstrate that the increase of a germanium layer may bring to the device concerning entirely silicon device. The results obtained indicate that there was an increase in the photogeneration when the germanium layer is positioned above the silicon layer. This way, this work demonstrates that small changes in the construction and the thickness of the lateral PIN diode used as a solar cell provide an increase in efficiency of more than 136% when comparing... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Nanodispositivos são objetos fabricados pelo homem com estruturas internas as quais têm ao menos uma dimensão física em escala nanométrica. A baixa dimensionalidade implica em níveis de energia quantizados, conferindo notáveis diferenças às propriedades ptoelétricas desses dispositivos, o que os torna bastante atrativos para a indústria de micro e optoeletrônica. Para tais dispositivos, por exemplo os baseados em poços quânticos, técnicas de difração de raios X de alta resolução são largamente empregadas e tipicamente alcançam acurácia de 104 na análise de variaçõees no parâmetro de rede a/a. Por outro lado, a caracterização de nanoestruturas com mais de uma nanodimensão, em particular pontos quânticos (QDs), se apresenta mais complexa devido `a pequena porção de material responsável pelo espalhamento de raios X. Técnicas de incidência rasante de raios X são viáveis para se obter informação de grandes conjuntos de QDs expostos devido a pouca penetração da onda incidente, porém, pouca informação pode ser acessada quando os QDs estão cobertos. Varreduras Renninger de raios X e mapeamentos angulares - em torno da condição de difração múltipla Bragg-Superf´cie em amostras dos sistemas de QDs de InAs/GaAs(001) indicaram importantes alterações estruturais introduzidas pelo processo de cobrimento das ilhas (deposição da sobre-camada de 30nm de GaAs). O método de varredura Renninger demonstrou uma acurácia da ordem de 105 no estudo do parâmetro de rede do material do entorno das ilhas e os mapas - sugerem um mecanismo de acomodação de tensão baseado em inclinação da rede da sobre-camada nas proximidades das ilhas. / Nanodispositivos são objetos fabricados pelo homem com estruturas internas as quais têm ao menos uma dimensão física em escala nanométrica. A baixa dimensionalidade implica em níveis de energia quantizados, conferindo notáveis diferenças às propriedades ptoelétricas desses dispositivos, o que os torna bastante atrativos para a indústria de micro e optoeletrônica. Para tais dispositivos, por exemplo os baseados em poços quânticos, técnicas de difração de raios X de alta resolução são largamente empregadas e tipicamente alcançam acurácia de 104 na análise de variaçõees no parâmetro de rede a/a. Por outro lado, a caracterização de nanoestruturas com mais de uma nanodimensão, em particular pontos quânticos (QDs), se apresenta mais complexa devido `a pequena porção de material responsável pelo espalhamento de raios X. Técnicas de incidência rasante de raios X são viáveis para se obter informação de grandes conjuntos de QDs expostos devido a pouca penetração da onda incidente, porém, pouca informação pode ser acessada quando os QDs estão cobertos. Varreduras Renninger de raios X e mapeamentos angulares - em torno da condição de difração múltipla Bragg-Superf´cie em amostras dos sistemas de QDs de InAs/GaAs(001) indicaram importantes alterações estruturais introduzidas pelo processo de cobrimento das ilhas (deposição da sobre-camada de 30nm de GaAs). O método de varredura Renninger demonstrou uma acurácia da ordem de 105 no estudo do parâmetro de rede do material do entorno das ilhas e os mapas - sugerem um mecanismo de acomodação de tensão baseado em inclinação da rede da sobre-camada nas proximidades das ilhas.