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Espectroscopia de Impedância Elétrica do VO2 / Electrical Impedance Spectroscopy of VO2Oliveira, João Tiburcio Dias de 18 January 2010 (has links)
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Impedance Spectroscopy has been performed at the metal-semiconductor transition of vanadium dioxide thin films. The samples have been deposited by reactive magnetron sputtering onto heated glass substrates. The crystallographic properties and morphology of the samples
have been established by X-ray diffraction. By the spectra measured between 30 and 100 celsius degrees, the volume fractions of the monoclinic and tetragonal phases were quantified. The real and imaginary parts of the electrical impedance have been measured in VO2 thin films
as function of the frequency (100 kHz to 1GHz) and temperature (30ºC to 90ºC). For fixed frequencies larger than 100 MHz, the hysteresis presented by the real part of the impedance when the critical temperature is surpassed became inverted. Below the semiconductor/metal
transition, the Argand plots can be well reproduced assuming a Debye-like system with one relaxation time. After the beginning of the transition this approach fails, and at least two relaxation times are needed. We attribute one of them to the intrinsic processes taken place in the
material, and the other to extrinsic properties like grain boundaries. / Foi realizada uma análise, por espectroscopia de impedância, das propriedades de filmes finos de dióxido de vanádio. As amostras foram depositadas por magnetron sputtering sobre
substratos de vidro aquecidos em atmosfera reativa de argônio e oxigênio. Características cristalográficas e morfológicas dos filmes foram estabelecidas por difração de RX. Através de medidas de espectros de difração em temperaturas compreendidas entre 30 e 100 graus Celsius, foram quantificadas as frações volumétricas das fases monoclínica e tetragonal. As partes real e imaginária da impedância elétrica foram medidas em filmes policristalinos de VO2 tanto em função da frequência (100 KHz a 1 GHz) quanto da temperatura (30 ºC a 90ºC). Para frequências fixas maiores que 100 MHz, o ciclo de histerese apresentado pela parte real da impedância é suprimido e invertido quando a temperatura da amostra ultrapassa a temperatura crítica. Abaixo da transição semicondutor/metal, os diagramas de Argand podem ser bem reproduzidos assumindo-se um sistema, tipo Debye, com um único tempo de relaxação. Após o início da transição, este aproximação falha e são necessários pelo menos 2 tempos de relaxação. Um destes tempos de relaxação foi atribuído a processos intrínsecos que ocorrem no material e o outro a propriedades extrínsecas, como fronteiras de grãos.
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Transição semicondutor-metal em nanocristais de VO2 termoeletricamente ativada / Transição semicondutor-metal em nanocristais de VO2 termoeletricamente ativadaSilva, Luciane Janice Venturini da 26 May 2015 (has links)
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this thesis, structural and electrical characteristics are investigated around the thermally
triggered semiconductor to metal transition in VO2 thin films. The films, the metallics
electrodes, as well as SiO2 buffer layers have been deposited by reactive magnetron sputtering
onto Si substrates. The crystallographic and morphological characteristics have been observed
through measurements of X-Ray diffraction as a function of the temperature, and atomic force
microscopy (AFM). The nanoscale electrical characterization have been performed using a measurement
system via nano-tips.
The results of X-ray diffraction at room temperature revealed that the samples are polycrystalline
and are strongly textured in the < 011 > direction, which is almost perpendicular to
the substrate plane. The X-Ray diffraction spectra have been extracted at different temperatures
to follow the crystallographic transition experienced by VO2 near the transition temperature.
For films deposited on SiO2 (without electrodes) and the Ta electrode at temperatures below
the critical temperature for the transition, the material presented in the monoclinic phase M1.
Within the range of temperatures that comprises the transition occurs progressive appearance of
the peak corresponding to the (110) plane of R rutile phase. Within a range at relatively higher
temperatures, there is a coexistence of phases R and M1 and M2 may be the M2 monoclinic.
As would be expected, the peak of rutile structure grows to the point of being virtually the only
present when the temperature reaches about 80°C. The transition from one crystallographic
film VO2 with Pd electrode was accompanied by diffraction measured at room temperature.
The peak (011) of phase M1 is much smaller compared to the samples deposited on Ta electrode.
However, contrary to the Ta electrode film which is likely to have grown in the shape
of very small nano-grain or even amorphous form, the Pd electrode film is polycrystalline and
highly textured.
The transport properties during the electrical phase transition were investigated using
injection of electrical current perpendicular to the sample plane. Films grown on Ta electrodes
showed abrupt semiconductor-metal phase transitions in different nano-crystallites VO2. The IV
characteristics of the film on the Pd electrode had an S-NDR region, specifically attributed to
the formation of a filamentary current flow between the Pd probe and the electrode. The details
of this phenomenon could not be established definitively, but if in fact the electrical transition is
present in nano-crystallites measured, it was suggested that the origin of this conducting channel
may be related to reminiscent earlier phase transitions. / Nesta tese, realizou-se uma investigação estrutural e elétrica em torno da transição
semicondutor-metal desencadeada termicamente em filmes finos de VO2. Os filmes foram depositados
por magnetron sputtering reativo, os eletrodos metálicos, bem como camadas buffers
de SiO2 sobre os substratos de Si foram depositados por magnetron sputtering. As características
cristalográficas e morfológicas foram evidenciadas através de medidas de difração de
raios-X em função da temperatura e microscopia de força atômica (AFM), respectivamente. A
caracterização elétrica, em nanoescala foi realizada utilizando-se um sistema de medidas via
nano-ponteiras.
Os resultados de difração de raios-X à temperatura ambiente revelaram que as amostras
são policristalinas e estão fortemente texturizados com a direção < 011 > praticamente perpendicular
ao plano do substrato. Os difratogramas em função da temperatura foram realizados para
acompanhar a transição cristalográfica que o VO2 apresenta próximo a temperatura de 68°C.
Para os filmes depositados sobre SiO2 (sem eletrodo) e sobre o eletrodo de Ta, em temperaturas
abaixo da temperatura crítica para a transição, o material apresentou-se na fase monoclínica
M1. Na faixa de temperaturas que compreende a transição, ocorre o surgimento progressivo
do pico correspondente ao plano (110) da fase rutila R. Para uma faixa relativamente grande
de temperaturas, há uma coexistência das fases M1 e R e, eventualmente da monoclínica M2.
Como seria de se esperar, o pico da estrutura rutila cresce até o ponto de ser praticamente o
único presente, quando a temperatura atingiu cerca de 80°C. A transição cristalográfica de um
filme de VO2 com eletrodo de Pd foi acompanhada por medidas de difração à temperatura ambiente.
O pico (011) da fase M1 é muito menor comparado ao das amostras depositadas sobre
eletrodo de Ta. Porém, contrariamente ao eletrodo de Ta, que provavelmente tenha crescido na
forma de nano-grãos muito pequenos ou mesmo na forma amorfa, o filme de Pd depositado é
policristalino e bastante texturizado.
As propriedades de transporte durante a transição de fase elétrica forma investigadas
utilizando-se injeção de corrente elétrica perpendicular ao plano da amostra. Esta investigação,
para os filmes crescidos sobre eletrodo de Ta, mostraram abruptas transições de fase
semicondutor-metal em diferentes nano-cristalitos de VO2. As características I-V do filme com
eletrodo de Pd apresentaram uma região com S-NDR, especificamente atribuída à formação de
um regime filamentar de corrente entre a ponteira e o eletrodo de Pd. Os detalhes deste fenômeno
não puderam ser estabelecidos de forma definitiva, mas se de fato a transição elétrica está
presente nos nano-cristalitos medidos, sugeriu-se que a origem deste canal condutor pode estar
relacionada com transições de fase anteriores e remanescentes.
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Propriedades extrínsecas em filmes finos de VO2 / Extrinsic properties on thin films of VO2Callegari, Gustavo Luiz 31 August 2010 (has links)
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In earlier work done at the Laboratory of Magnetism and Magnetic Materials in
Santa Maria, spectroscopy measurements of electrical impedance between 100 kHz
and 1 GHz were a function of temperature in VO2 thin films along the metal insulator
transition undergone by this material. These results suggested [127] that the
Impedance Spectroscopy can be a useful tool to separate the contributions from
those intrinsic material generated by morphological characteristics.
For that such possibility could be actually realized, technological
improvements were introduced in the system deposited by Magnetron Sputtering at
Laboratory of Magnetism and Magnetic Materials as the addition of a Residual Gas
Analyzer and improvements in the heating substrate holder.
Spectroscopy measurements were performed in a wider range of frequencies
and relaxation times extracted from them were compared with the structural
characteristics of the samples obtained by X-ray diffraction and Atomic Force
Spectroscopy. / Em trabalhos anteriores realizados no Laboratório de Magnetismo e Materiais
Magnéticos em Santa Maria, medidas de espectroscopia de impedância elétrica
entre 100 kHz e 1 GHz foram realizadas em função da temperatura em filmes finos
de VO2, ao longo da transição metal isolante sofrida por este material. Estes
resultados sugeriram [127] que a Espectroscopia de Impedância pode ser uma
ferramenta útil para separar as contribuições intrínsecas do material daquelas
geradas por características morfológicas.
Para que tal possibilidade pudesse ser realmente efetivada, foram
introduzidas melhorias técnicas no sistema de deposição por Magnetron Sputtering
do Laboratório de Magnetismo e Materiais Magnéticos como a adição de um
Analisador de Gás Residual e aperfeiçoamentos no sistema de aquecimento do
porta substrato.
Foram realizadas medidas de espectroscopia numa faixa mais ampla de
freqüências e os tempos de relaxação delas extraídos. Essas medidas foram
comparadas com as características estruturais das amostras obtidos por difração de
Raios X e Espectroscopia de Força Atômica.
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Estudo do modelo de Hubbard estendido : o caso do dímero de MottJuliano, Raffael Chaves 28 November 2014 (has links)
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Previous issue date: 2014-11-28 / CAPES / Compostos de metais de transição, como o dióxido de vanadio (VO2), podem apresentar,em determinadas condições, a transição metal-isolante. No VO2, essa transição é acompanhada por uma transformação na sua estrutura cristalina, através da dimerização de átomos de vanadio presentes em sítios distintos. é dessa ligação entre dois sítios que emerge a ideia do dímero de Mott. Neste trabalho, utilizando o método da diagonalização exata, estudamos o modelo de Hubbard em sua versão estendida aplicado ao dimero de
Mott, encontrando os seus autovalores e autovetores de energia. Variando os parâmetros do modelo, obtemos os resultados numéricos para os autovalores de energia do sistema.
Realizamos ainda uma análise da ocupação eletrônica total e da compressibilidade de carga (densidade de estados) como função do potencial químico. No sentido de compreender melhor o sistema, estudamos o comportamento da dupla ocupação, da energia
interna e do calor especifico como função da temperatura, da interação Colombiana local e não local. Além disso, diversas quantidades físicas (dupla ocupação, energia interna,calor especifico, entropia, magnetização e susceptibilidade magnética) do dímero de Mott foram calculadas analiticamente utilizando o método do ensemble canônico. / Compounds based on transition metals such as vanadium dioxide (VO2), present
under certain conditions metal-insulator transitions. Regarding to VO2, this transition is
accompanied by a change in its cristalline structure through dimerization of two vanadium
atoms on di erent sites. Here, it is this bound state between two vanadium atoms that
emerges the idea of a Mott's dimer. In this work, using exact diagonalization, we study the
Hubbard model in its extended version exploring the physics of Mott's dimer. We obtain
explicitly all eigenvalues and eigenvectors of this model. Varying the model parameters,
we explore the energy dependence of all eigenvalues of the system. We also performed an
analysis of the total electron occupation and the charge compressibility (density of states)
as a function of chemical potential. In order to better understand the physical properties
of a two-site Hubbard model, we study the behavior of the double occupancy, the total
energy and the speci c heat as a function of temperature and the Coulomb interaction
parameters. Moreover, various physical quantities (double occupancy, internal energy,
speci c heat, entropy, magnetization and magnetic susceptibility) of dimer's Mott were
calculated analytically using the method of the canonical ensemble.
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