Neste trabalho foram fabricados e caracterizados capacitores MOS com camada dielétrica de oxinitreto de silício de diferentes composição química, depositada pela técnica de PECVD a baixa temperatura, com o intuito de estudar suas propriedades dielétricas e de interface visando à aplicação deste material em dispositivos MOS e de filme fino. Os capacitores foram fabricados sobre lâminas de silício do tipo p que passaram pelo processo de limpeza química inicial, seguida da deposição da camada dielétrica, fotogravação, metalização e sinterização. Os filmes de SiOxNy, utilizados como camada dielétrica, foram depositados pela técnica de PECVD à temperatura de 320ºC variando os fluxos dos gases precursores de forma a obter filmes com diferentes composições químicas. Os capacitores MOS foram caracterizados por medidas de capacitância e corrente em função da tensão, de onde foram extraídas a densidade de estados de interface, a densidade de carga efetiva, constante dielétrica e campo elétrico de ruptura dos filmes. Os resultados mostraram uma variação linear da constante dielétrica do filme em função da concentração de nitrogênio, indo do valor de 3,9, correspondente ao dióxido de silício estequiométrico (SiO2) à 7,2 correspondente ao nitreto de silício estequiométrico (Si3N4). Também observamos que o nitrogênio é uma barreira eficiente à difusão de impurezas através do dielétrico. Porém, notamos uma grande dispersão de duas ordens de grandeza nos valores da carga efetiva (Nss) e de densidade de estados de interface (Dit). Por outro lado, controlando algumas variáveis de forma a manter constante o valor de Nss ( ~1012 cm-2), observamos uma variação de Dit em função da concentração de nitrogênio no filme, esta variação porém é pequena comparada com a dispersão de duas ordens de grandeza observada, que atribuímos assim a fatores externos. O menor valor obtido de Dit foi de 4,55.1010 eV-1.cm-2, que é ótimo para um filme obtido por PECVD, sem nenhum tratamento térmico e melhor que os reportados na literatura para dielétricos obtidos por técnicas que utilizam altas temperaturas (LPCVD-800ºC e oxinitretação térmica – 1100ºC). Assim, podemos concluir que a técnica de PECVD é promissora para a obtenção de dielétricos a baixas temperaturas. / In this work, MOS capacitors with different chemical composition silicon oxynitride insulating layer, deposited by PECVD technique at low temperature were fabricated and characterized, in order to study its dielectric and interface properties, seeking its aplication as insulating layer in MOS and thin films devices. The MOS capacitors were fabricated onto p-silicion wafers previously cleaned by a standard process, followed by the insulating layer deposition, photolitography, metalization and sinterization. The SiOxNy insulating layer was deposited by the PECVD technique at 320ºC changing the precursor gases flows to obtain films with different chemical compositions. The MOS capacitors were characterized by capacitance and current vs. voltage measurements, from where the interface state density (Dit), the effective charge density (Nss), the dielectric constant (k) and the film electrical breakdown field (Ebd) were extracted. The results showed a dielectric constant varying linearly as a function of the films nitrogen concentration, going from a value of 3.9, corresponding to stoichiometric silicon dioxide (SiO2) to a value of 7.2, corresponding to stoichiometric silicon nitride film (Si3N4). We also observed that nitrogen is an efficient diffusion barrier against contaminants. However, a large dispersion, about two orders of magnitude, in the effective charge and in the interface state density was observed. On the other hand, controlling some variables so as to keep the Nss value constant (~1012 cm-2) we observed a Dit variation as a function of the film nitrogen concentration, this variation is small when compared with the observed dispersion of two orders of magnitude, thus attributed to external factors. The smallest obtained Dit was 4.55.1010 eV-1.cm-2, which is unexpected for a PECVD film without any anealing process and is better than the values reported in the literature for dielectrics obtained at high temperatures techniques (as LPCVD – 800ºC and thermal oxynitridation – 1100ºC). Therefore, we can conclude that the PECVD technique is promising for obtaining low temperature dielectrics.

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São também relevantes o desenvolvimento de novos fármacos para a quimioterapia do câncer, assim como a compreensão dos seus mecanismos de ação. O entendimento de relações estrutura-atividade de compostos que apresentam atividade biológica tem perfil chave na investigação do comportamento de compostos carcinogênicos no nível molecular e no desenvolvimento de fármacos com atividade otimizada. Este trabalho apresenta um estudo das propriedades eletrônicas e das relações estrutura-atividades de compostos análogos da acridina. Esses compostos foram anteriormente estudados por Cuny e colaboradores que, utilizando a técnica TR-FRET (Time-Resolved Fluorescence Resonance Energy Transfer), os classificaram como potentes inibidores de duas enzimas, Haspin e DYRK2, que participam do processo de mitose celular. O objetivo principal do presente trabalho foi estabelecer uma relação entre os dados obtidos através dos cálculos de propriedades eletrônicas e os resultados obtidos experimentalmente, com a finalidade de classificar estes compostos quanto a sua atividade biológica, por meio da Metodologia de Índices Eletrônicos (MIE). A otimização de geometria, bem como os cálculos de estrutura eletrônica, foram realizados pelos métodos semiempíricos AM1 e PM3, e pelo método ab initio DFT. Para estes cálculos utilizamos o software Spartan, como ferramenta visual e para análise conformacional. Os cálculos de estrutura eletrônica foram realizados com o programa GAMESS. O programa Chem2Pac foi utilizado para calcular a densidade local de estados, com o objetivo de estudar as relações estrutura-atividade por meio da MIE. Os métodos estatísticos multivariados PCA e HCA foram também utilizados na análise, por meio do programa Einsigth. Utilizando os parâmetros da MIE, estabelecemos regras simples, com as quais conseguimos identificar com precisão os compostos ativos e inativos. Os parâmetros eletrônicos encontrados pela MIE mostraram-se importantes para as outras metodologias de reconhecimento de padrões para esta família de moléculas. / The Cancer is a growing worldwise problem and has shown an epidemiological profile. Informations about the carcinogenic mechanisms configure themselves as important tools in cancer control and prevention. The understanding of structure-activity relationships in compounds who present biological activity is highly relevant on the investigation of the carcinogenic compounds behavior in molecular systems and in the activity-optimized drugs developing. We performed an study of the eletronic properties from 14 acridine similar compounds. These compounds were former studied by Cuny et al and within an esperimental study with the TR-FRET thecnique (Time-Resolved Florescence Resonance Energy Transfer), and were classified as potent inibitors of two enzymes, Haspin and DYRK2, who had part on the conclusion mitosis process in several cells, inclusive cancerigen cells. The main objective of the present work was establish a relationship between obtanied data from the calculations of eletronic properties and the experimentally obtanied data with the aim of classify these compounds regarding it's biological activite, within the eletronic indices motodology ( EIM ). The geometric otimization, as the eletronic structure calculations, were made by the semi-empiric methody AM1 and PM3, by the DFT ab initio methody. For these calculations, we used firstly the software Spartan as visual tool and for the conformational analisys, then, the calculations were made with the GAMESS program. After the geometry was optimized, we used the Chem2pac in order to calculate the state local density. The PCA and HCA studies were performed by the Eeinsigth program. Th-rough the EIM parameters we established simple rules, with which we identified precisely the active and inactive compounds. In the investigations EIM, PCA and HCA, the acridine analogous activity was correlated with the theoretical parameters. The eletronic parameters found by EIM showed themselves largely important for others pattern recognition metodologies.

Neste trabalho apresentamos os resultados experimentais da medida do calor específico dos compostos Heusler da série Ni2TA1, onde T =Ti, Zr,Hf,V,Nb, Ta. Estas medidas foram feitas utilizando-se um calorímetro adiabático que atua na faixa de 1,84 K a 10,3 K e visaram o estudo da estrutura elêtrônica dos compostos em termos da densidade de estados eletrônicos à nível de Fermi, bem como da dinâmica da rede cristalina, com o uso dos modelos de Debye e de Einstein para o calor específico. Apresentamos, também, uma descrição do calorímetro, seu funcionamento e as alterações ocorridas em função deste trabalho.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Desde a descoberta do estado quasicristalino por Daniel Shechtman et al. em 1984 e da fabricação por Roberto Merlin et al. de uma superrede artificial de GaAs/ AlAs em 1985 com características da sequência de Fibonacci, um grande número de trabalhos teóricos e experimentais tem relatado uma variedade de propriedades interessantes no comportamento de sistemas aperiódicos. Do ponto de vista teórico, é bem sabido que a cadeia de Fibonacci em uma dimensão se constitui em um protótipo de sucesso para a descrição do estado quasicristalino de um sólido. Dependendo da regra de inflação, diferentes tipos de estruturas aperiódicas podem ser obtidas. Esta diversidade originou as chamadas regras metálicas e devido à possibilidade de tratamento analítico rigoroso este modelo tem sido amplamente estudado. Neste trabalho, propriedades de localização em uma dimensão são analisadas considerando-se um conjunto de regras metálicas e o modelo de ligações fortes de banda única. Considerando-se o Hamiltoniano de ligações fortes com um orbital por sítio obtemos um conjunto de transformações relativas aos parâmetros de dizimação, o que nos permitiu calcular as densidades de estados (DOS) para todas as configurações estudadas. O estudo detalhado da densidade de estados integrada (IDOS) para estes casos, mostra o surgimento de plateaux na curva do número de ocupação explicitando o aparecimento da chamada escada do diabo" e também o caráter fractal destas estruturas. Estudando o comportamento da variação da energia em função da variação da energia de hopping, construímos padrões do tipo borboletas de Hofstadter, que simulam o efeito de um campo magnético atuando sobre o sistema. A natureza eletrônica dos auto estados é analisada a partir do expoente de Lyapunov (γ), que está relacionado com a evolução da função de onda eletrônica ao longo da cadeia unidimensional. O expoente de Lyapunov está relacionado com o inverso do comprimento de localização (ξ= 1 /γ), sendo nulo para os estados estendidos e positivo para estados localizados. Isto define claramente as posições dos principais gaps de energia do sistema. Desta forma, foi possível analisar o comportamento autossimilar de cadeias com diferentes regras de formação. Analisando-se o espectro de energia em função do número de geração de cadeias que seguem as regras de ouro e prata foi feito, obtemos conjuntos do tipo-Cantor, que nos permitiu estudar o perfil do calor específico de uma cadeia e Fibonacci unidimensional para diversas gerações / Since the discovery of a quasicrystalline state by Daniel Shechtman et al. in 1984 and the growth of artificial GaAs/AlAs superlattices on nonperiodic Fibonacci sequence by Roberto Merlin et al., a number of theoretical and experimental works have reported a variety of interesting physical properties of aperiodic systems. Theoretically, it is well known that in one dimension, the Fibonacci chain is a successful prototype to describe a quasicrystalline state. Depending on the in ation rule, different kinds of aperiodic structures can be obtained. This diversity originates the called metallic means, and due to the possibility of analytical and rigorous mathematical treatments the Fibonacci model has been applied by several authors. In this work, electronic localization properties are studied, taking into account a set of metallic means in one dimension. Considering a single band tight-binding Hamiltonian, a set of decimation transformations is obtained allowing the calculation of the Density of States (DOS) for all configurations. The detailed study of the Integrated Density of States (IDOS), shows the appearance of plateaux in the occupation number curve exhibiting the so-called "devil's staircase"indicating the fractal nature of the structures. Studying the behavior of the energy as a function of the hopping we derive Hofstadter butter y type patters, which simulate the effect of a magnetic field acting on the system. The electronic nature of the eigenstate is analyzed by looking at the Lyapunov exponent which is related to the evolution of the electronic wave unction along the one dimensional chain. Since it is zero for an extended state and positive for a localized one, defining the main gaps positions, it is related to the inverse of the localization length. Through a careful analysis of the Lyapunov curves it was also possible to obtain the perfect self-similarity structures for all chains. In particular,for the chains that follow the golden and silver rules, the study of the energy behavior was done by analyzing the energy spectrum as a function of the generation number of each one of the chains. The results yield Cantor-like sets, which allowed us to calculate the specific heat profile for several generations of the one-dimensional Fibonacci chain.

Neste trabalho apresentamos os resultados experimentais da medida do calor específico dos compostos Heusler da série Ni2TA1, onde T =Ti, Zr,Hf,V,Nb, Ta. Estas medidas foram feitas utilizando-se um calorímetro adiabático que atua na faixa de 1,84 K a 10,3 K e visaram o estudo da estrutura elêtrônica dos compostos em termos da densidade de estados eletrônicos à nível de Fermi, bem como da dinâmica da rede cristalina, com o uso dos modelos de Debye e de Einstein para o calor específico. Apresentamos, também, uma descrição do calorímetro, seu funcionamento e as alterações ocorridas em função deste trabalho.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Desde a descoberta do estado quasicristalino por Daniel Shechtman et al. em 1984 e da fabricação por Roberto Merlin et al. de uma superrede artificial de GaAs/ AlAs em 1985 com características da sequência de Fibonacci, um grande número de trabalhos teóricos e experimentais tem relatado uma variedade de propriedades interessantes no comportamento de sistemas aperiódicos. Do ponto de vista teórico, é bem sabido que a cadeia de Fibonacci em uma dimensão se constitui em um protótipo de sucesso para a descrição do estado quasicristalino de um sólido. Dependendo da regra de inflação, diferentes tipos de estruturas aperiódicas podem ser obtidas. Esta diversidade originou as chamadas regras metálicas e devido à possibilidade de tratamento analítico rigoroso este modelo tem sido amplamente estudado. Neste trabalho, propriedades de localização em uma dimensão são analisadas considerando-se um conjunto de regras metálicas e o modelo de ligações fortes de banda única. Considerando-se o Hamiltoniano de ligações fortes com um orbital por sítio obtemos um conjunto de transformações relativas aos parâmetros de dizimação, o que nos permitiu calcular as densidades de estados (DOS) para todas as configurações estudadas. O estudo detalhado da densidade de estados integrada (IDOS) para estes casos, mostra o surgimento de plateaux na curva do número de ocupação explicitando o aparecimento da chamada escada do diabo" e também o caráter fractal destas estruturas. Estudando o comportamento da variação da energia em função da variação da energia de hopping, construímos padrões do tipo borboletas de Hofstadter, que simulam o efeito de um campo magnético atuando sobre o sistema. A natureza eletrônica dos auto estados é analisada a partir do expoente de Lyapunov (γ), que está relacionado com a evolução da função de onda eletrônica ao longo da cadeia unidimensional. O expoente de Lyapunov está relacionado com o inverso do comprimento de localização (ξ= 1 /γ), sendo nulo para os estados estendidos e positivo para estados localizados. Isto define claramente as posições dos principais gaps de energia do sistema. Desta forma, foi possível analisar o comportamento autossimilar de cadeias com diferentes regras de formação. Analisando-se o espectro de energia em função do número de geração de cadeias que seguem as regras de ouro e prata foi feito, obtemos conjuntos do tipo-Cantor, que nos permitiu estudar o perfil do calor específico de uma cadeia e Fibonacci unidimensional para diversas gerações / Since the discovery of a quasicrystalline state by Daniel Shechtman et al. in 1984 and the growth of artificial GaAs/AlAs superlattices on nonperiodic Fibonacci sequence by Roberto Merlin et al., a number of theoretical and experimental works have reported a variety of interesting physical properties of aperiodic systems. Theoretically, it is well known that in one dimension, the Fibonacci chain is a successful prototype to describe a quasicrystalline state. Depending on the in ation rule, different kinds of aperiodic structures can be obtained. This diversity originates the called metallic means, and due to the possibility of analytical and rigorous mathematical treatments the Fibonacci model has been applied by several authors. In this work, electronic localization properties are studied, taking into account a set of metallic means in one dimension. Considering a single band tight-binding Hamiltonian, a set of decimation transformations is obtained allowing the calculation of the Density of States (DOS) for all configurations. The detailed study of the Integrated Density of States (IDOS), shows the appearance of plateaux in the occupation number curve exhibiting the so-called "devil's staircase"indicating the fractal nature of the structures. Studying the behavior of the energy as a function of the hopping we derive Hofstadter butter y type patters, which simulate the effect of a magnetic field acting on the system. The electronic nature of the eigenstate is analyzed by looking at the Lyapunov exponent which is related to the evolution of the electronic wave unction along the one dimensional chain. Since it is zero for an extended state and positive for a localized one, defining the main gaps positions, it is related to the inverse of the localization length. Through a careful analysis of the Lyapunov curves it was also possible to obtain the perfect self-similarity structures for all chains. In particular,for the chains that follow the golden and silver rules, the study of the energy behavior was done by analyzing the energy spectrum as a function of the generation number of each one of the chains. The results yield Cantor-like sets, which allowed us to calculate the specific heat profile for several generations of the one-dimensional Fibonacci chain.

Neste trabalho apresentamos os resultados experimentais da medida do calor específico dos compostos Heusler da série Ni2TA1, onde T =Ti, Zr,Hf,V,Nb, Ta. Estas medidas foram feitas utilizando-se um calorímetro adiabático que atua na faixa de 1,84 K a 10,3 K e visaram o estudo da estrutura elêtrônica dos compostos em termos da densidade de estados eletrônicos à nível de Fermi, bem como da dinâmica da rede cristalina, com o uso dos modelos de Debye e de Einstein para o calor específico. Apresentamos, também, uma descrição do calorímetro, seu funcionamento e as alterações ocorridas em função deste trabalho.

Orientador: João Manuel Marques Cordeiro / Resumo: O chumbo, em função de sua alta resistividade é mau condutor de eletricidade, sendo classificado como um metal semicondutor. Já os seus óxidos são muito utilizados na confecção de baterias automotivas, pelo seu comportamento condutor. Dos vários óxidos de chumbo que existem, o dióxido de chumbo (PbO2) é um dos que mais se destacam devido a suas aplicações. O β-PbO2 é um semicondutor com band gap estreito, que recebeu uma grande atenção ultimamente devido à sua potencial utilização como óxidos condutores transparentes (TCO). Os TCO são compostos que combinam as propriedades normalmente mutuamente excludentes da transparência e da condutividade. O desempenho óptico e elétrico dos TCO está intimamente ligado à estrutura de bandas e, desta forma, a distribuição periódica de potencial em um cristal. Neste trabalho procura-se compreender os fundamentos das propriedades elétricas macroscópicas do material β-PbO2 na forma de filmes finos. Para tanto, adotou-se abordagem da mecânica quântica baseada na Teoria do Funcional Densidade (DFT), com potencial híbrido B3LYP, implementada no código CRYSTAL09. Cálculos de estrutura de bandas e densidade de estados mostram que o band gap de filmes de β-PbO2 tendem para o gap do material na forma de bulk e cálculos de energia de superfície permitem concluir que sua face mais estável é a (110). / Mestre

Elétrons em bandas estreitas de energia são fortemente afetados pela interação coulombiana como também por desordem na rede. Ambos os efeitos podem levar à localização, mas de naturezas diferentes: estado isolante de Mott, induzido por correlação, e localização de Anderson, induzida por desordem. A existência da fase de Mott ´e também significativamente dependente do preenchimento da banda. Abordagens teóricas para lidar com esse tipo de sistema são usualmente baseadas no hamiltoniano de Hubbard ou modelos relacionados, incluindo desordem como uma distribuição de energias locais. Neste trabalho, utilizando a Teoria de Campo Médio Dinâmico (DMFT), estudamos o modelo de Anderson-Falicov-Kimball e sua versão de três bandas, obtida como uma simplificação do modelo de Hubbard de três bandas associado aos planos de CuO2 dos cupratos supercondutores de alta temperatura crítica, realizando nossa análise para os casos magnético e não magnético. A densidade de estados de uma partícula é obtida por medias aritmética e geométrica sobre a desordem, já que somente a última pode detectar a localização na ausência de um gap de energia. Variando as intensidades de interação coulombiana e desordem, construímos diagramas de fases para esse modelo, onde identificamos transições metal-isolante mediadas por correlação e desordem, bem como a inter-relação entre esses efeitos. Isso é feito para vários preenchimentos de banda, já que nosso principal interesse aqui é estudar como a variação da densidade de elétrons (dopagem) afeta os diagramas de fases previamente obtidos na ausência de dopagem. Para o modelo de uma banda no caso paramagnético, as informações reveladas pela densidade de estados são confirmadas pela análise das condutividades estática e dinâmica, incluindo efeitos de temperatura. Quando consideramos a solução magnética, observamos o comportamento da temperatura de Néel e podemos apresentar um diagrama de fases mais completo. Além de uma análise bastante extensa do modelo de uma banda, fazemos um estudo inicial do modelo de três bandas, focalizando comportamentos que possam vir a ser comparados ao que se observa nos óxidos supercondutores. / Electrons in narrow-band solids are strongly affected by the Coulomb interaction as well as lattice disorder. Both effects can lead to localization, but of different nature: correlation-induced Mott insulating state, and disorder-induced Anderson localization. The existence of the Mott phase is also significantly dependent on the band filling. Theoretical approaches to deal with this kind of system are usually based on the Hubbard Hamiltonian or related models, including disorder as a distribution of the on-site energies. In this work, utilizing Dynamic Mean Field Theory (DMFT), we study the Anderson- Falicov-Kimball and its three-band version, obtained as a simplification of the three-band Hubbard model associated to the CuO2 planes of high-critical-temperature cuprate superconductors, performing our analysis for the magnetic and non-magnetic cases. The one-particle density of states is obtained by both arithmetic and geometrical averages over disorder, since only the latter can detect localization in the absence of an energy gap. Varying the strengths of Coulomb interaction and disorder, we construct phase diagrams for these models, where we identify metal-insulator transitions driven by correlation and disorder, as well as the interplay between these effects. This is done for various band fillings, since our main interest here is to study how the variation of the electron density affects the phase diagrams previously obtained in the absence of doping. For the one-band model in the paramagnetic case, the picture revealed by the density of states is further checked by evaluating the static and dynamic conductivities, including temperature effects. When we consider the magnetic solution, we observe the N´eel temperature behavior, and we are able to present a more complete phase diagram. Besides a quite extensive analysis of the one-band model, we develop an initial study of the threeband model, focusing on behaviors that might be linked with what is observed on the superconducting oxides.

Apresentamos um modelo teórico para explicar as tran sições de valéncia do Sm nas ligas Smi _ x M xS, onde M é um metal de transição (por ex. Y ou La), como uma função da concentração x. O sistema é descrito por um modelo de duas bandas: uma banda de largura nula e de energia E0 (o nível 4f do Sm) e uma banda de condução, a qual é tratada na aproximação do potencial coerente (CPA). Os elétrons 4f interagem entre si via uma repulsão coulombiana finita U, que separa a banda f em duas sub-bandas de energias E0 e Eo+U. Consi dera-se que as bandas f e de condução se hibridizam, sendo V o parâmetro de hibridização. Com este mo delo é possível obter uma transição continua de um estado funda mental não-magnético a um estado não magnético ou magnético, con forme se varia a razão U/V. A variação de valência como uma função da pressão nos monocalcogenetos de Sm (x = O) é também calculada. O modelo usa do é uma extensão do descrito acima, ao qual nOs incluimos uma repulsão coulombiana G entre elétrons f e de condução, mantendo finito o valor de U. Para diferentes valores de G/V obtemos tran sições de primeira ou de segunda ordem de um estado semicondutor a um estado metálico. A resistividade elétrica em ambas as fases é também calculada como uma função da temperatura e os re sultados teoricos obtidos estão em boa concordância com os experimentais. / We present a theoretical model to explain the valence transitions of Sm in Sm1-xMxS alloys, where M is a transition metal (e.g. Y or La) as a function of the concentration x. The system is described by a two-band model: a zero width band of energy E0 (the 4f-level of Sm) and a conduction band, which is treated in the coherent potencial approximation (CPA). The 4felectrons interact between them via a finite intra-atomic coulomb repulsion U, which splits the f-band in two sub-bands at energies E0 and Eo+U. The f -and conduction bands hybridize, being V the hybridization parameter. Within this model it is possible to obtain a continuous valence transition from a non- -magnetic to a non-magnetic or a magnetic ground-state, varying the ratio U/V. The change of valence as a function of pressure in the Sm monochalcogenides (x =0) is also computed. The model used is an extension of the one described above, in which we include a Coulomb repulsion G between f - and conduction electrons, preserving the finite value of U. For different values of G/V we obtain first or second order transitions from a semiconducting to a metallic state. The electrical resistivity in both fases as a function of temperature is also computed and the theoretical results obtained are in good agreement with the experimental ones.