Made available in DSpace on 2014-10-09T12:35:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:03:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / As células a combustível a etanol direto (DEFCs) são consideradas geradores de energia eficientes e de baixo impacto ambiental. O foco deste trabalho é avançar o entendimento sobre eletrólitos compósitos híbridos do tipo Nafion-cerâmica visando o aumento do desempenho das DEFCs operando em T ~ 130 °C. Partículas inorgânicas foram crescidas na matriz polimérica formando os compósitos Nafion-Sílica (NS), Nafion-Fosfato de Zircônio (NZ) e Nafion-Titânia (NT). Este último (NT) serviu como material precursor para a conversão in situ da titânia em nanotubos de titanato de hidrogênio por uma rota hidrotérmica alcalina assistida por micro-ondas (NNTH). A relação microestrutura-propriedades elétricas foi estudada por meio de medidas de espectroscopia dielétrica, análise dinâmico-mecânica, calorimetria diferencial exploratória e espalhamento de raios X em baixo ângulo. Estas técnicas contribuíram, por exemplo, para inferir a localização das partículas inorgânicas na estrutura multifásica do Nafion e estabelecer a sua influência nas propriedades gerais dos compósitos. Os resultados indicaram que as interações de repulsão eletrostática de longo alcance entre os grupos sulfônicos do Nafion hidratado provocam a transição conformacional das cadeias principais do estado enovelado para a conformação tipo bastão. Tal transição promove a redução da condutividade protônica e da estabilidade mecânica do Nafion para temperaturas acima da temperatura da relaxação (Tα ~ 110 °C), a qual pode ser deslocada para maiores temperaturas (T > 160 °C) nos compósitos híbridos. A interação das partículas de sílica e de titânia com a fase condutora do Nafion é maximizada, enquanto que as partículas de fosfato de zircônio estão localizadas majoritariamente nos domínios apolares. As interações entre os grupos sulfônicos do Nafion e as partículas de titânia contribuíram para a melhora das propriedades mecânicas em altas temperaturas e para a redução da permeabilidade ao etanol, as quais promoveram o aumento do desempenho da DEFC em altas temperaturas. A baixa permeabilidade ao etanol e as melhores propriedades termomecânicas e de transporte protônico dos compósitos NNTH refletiram em um elevado desempenho das DEFCs a 130 °C, evidenciando que estes eletrólitos compósitos são promissores para a aplicação pretendida. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:47:28Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:06:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 08281.pdf: 9209865 bytes, checksum: 8324cd2236650d268db9f55f0b964503 (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:43:57Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:08:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 06781.pdf: 5180316 bytes, checksum: 400f92bad2534a326e86a6f14c3ba5cb (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Orientador: Jacobus Willibrordus Swart / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-12T22:45:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dias_GuilhermeOsvaldo_D.pdf: 3822925 bytes, checksum: 25e0dd51fed5d5d3cb7dc334a0a61bb7 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Analisamos amostras de óxido de silício rico em silício (SRSO) obtidas por um sistema de deposição química de vapor com ressonância ciclotrônica de elétrons (ECR-CVD). Propriedades estruturais, de composição, ópticas e elétricas foram estudadas por transformada de Fourier de absorção no infravermelho (FTIR), microscopia eletrônica de transmissão (TEM), espectroscopia de retro-espalhamento Rutherford (RBS), fotoluminescência (PL), elipsometria e medidas de capacitância-tensão (C-V). Através do ajuste dos índices de refração em função do fluxo de O2 para uma longa faixa de razões de fluxo, pudemos notar que o sistema ECR-CVD permite obter filmes com alto controle desses índices de refração. Isto sugere indiretamente a possibilidade do controle das características ópticas e elétricas dos nossos filmes, pois essas características, assim como o índice de refração, são dependentes da concentração de silício nos filmes. Na região de concentração de interesse em nosso trabalho, a razão de concentração atômica O/Si obtida por RBS correlaciona-se linearmente com o índice de refração. As intensidades e posições dos picos de PL e as curvas de histereses observadas através de medidas C-V, após os tratamentos térmicos, dependem das razões de fluxo O2/SiH4 utilizadas na deposição. Observamos que temperatura e tempo de tratamento térmico têm forte influência nas propriedades de PL das amostras selecionadas. No entanto, a influência destes parâmetros sobre as propriedades elétricas (C-V) não é tão significativa, principalmente para temperaturas de tratamentos acima de 1000 ºC. As propriedades de PL e C-V puderam ser relacionadas com a presença de nanoestruturas de silício imersas nos filmes SRSO, sendo que defeitos do tipo NBOHC e ODC, típicos do óxido de Si, também têm influência sobre essas propriedades. Comparando os dados de PL e FTIR de nossas amostras, bem como dados da literatura, concluímos que a cristalinidade das nanoestruturas de Si tem forte influência sobre a intensidade de PL. Por outro lado, a cristalinidade influencia muito pouco na capacidade de armazenamento de carga, como verificado pelas curvas de histerese nas medidas C-V. Assim, as características ópticas e elétricas de nossas amostras estão associadas principalmente à presença de nanoestruturas de silício dentro da matriz de óxido de Si. Nossas amostras demonstram alta potencialidade para aplicação em dispositivos optoeletrônicos e nanoeletrônicos. / Abstract: In this work we have analyzed samples of Silicon Rich Silicon Oxide (SRSO) obtained by an Electron Cyclotron Resonance Chemical Vapor Deposition system (ECR-CVD). Structural, compositional, electrical and optical properties were investigated by Fourier transform infrared (FTIR), transmission electron microscopy (TEM), Rutherford backscattering spectroscopy (RBS), capacitance-voltage (C-V), photoluminescence (PL) and ellipsometry. By fitting a long range refractive indices curve as a function of O2 flow, it can be seem that the ECR-CVD system is able to produce films with high control on the refractive indices, which, indirectly, suggest the possibility of control of the optical and electrical characteristics, since all these characteristics are dependent of Si concentration in the film, as refractive index. Into the region of interest for our work, the atomic concentration ratio O/Si obtained by RBS correlates linearly with the refractive indeces. The PL intensities and peak positions and the hysteresis curves observed by C-V characterizations, after thermal treatments, show dependence on O2/SiH4 flow ratios used in the work. We observed that temperature and time of thermal treatments have strong influence on PL properties of the selected samples. Nevertheless, the influence of these same parameters on electrical properties (C-V) are less significant than for PL properties, mainly for temperatures above 1000 oC. The PL and CV characteristics of our samples can be related to the presence of silicon nanostructures embedded inside SRSO films. On the other hand, typical silicon oxide defects, like NBOHC and ODC, have some influence on such optical and electrical properties. Comparing our PL and FTIR data, as well as data from literature, we can suppose that crystallinity has strong influence on PL intensity. On the other hand, crystallinity has just a weak influence on the charge storage capacity of our samples, as we had seen by the hysteresis curves in C-V measurements for samples treated at 1100 oC and 1150 oC. Finally, we conclude that optical and electrical characteristics of our samples are associated principally to the presence of silicon nanostructures embedded in a silicon oxide matrix. Our samples showed high potentiality to applications as optoelectronic and nanoelectronic devices. / Doutorado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Doutor Engenharia Elétrica

Orientadores: Vitor Baranauskas, Alfredo Carlos Peterlevitz / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-12T10:56:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Manne_GustavoAndreMograo_M.pdf: 4900447 bytes, checksum: 96ac39c8d4903a68da74c3db411b33b1 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Esta tese apresenta um estudo do crescimento e caracterização do diamante nanocristalino crescido por deposição química a partir da fase vapor (diamante CVD), com a introdução de boro durante o crescimento. Nosso objetivo foi de produzir amostras com boas propriedades para emissão de elétrons para o vácuo por efeito do campo elétrico (FEE). As amostras foram caracterizadas por Microscopia Eletrônica de Varredura de Emissão por Campo (FESEM), micro-espectroscopia Raman e emissão de elétrons por campo elétrico. Os resultados destas caracterizações são apresentados e discutidos. / Abstract: This thesis presents a study of the growth and characterization of nano crystalline diamonds produced by the hot-filament chemical vapor deposition (CVD) with the introduction of boron during the growth process. Our objective was to produce samples with good electrical properties for field induced emission of electrons (FEE) to the vacuum. Characterization of the samples by electron microscopy, Raman micro-spectroscopy, and Field Emission measurements are presented and discussed. / Mestrado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Mestre em Engenharia Elétrica

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This diploma thesis is focused on characterization of semiconductive nanowires. Theoretical part of thesis deals with basic physical properties of TiO2 and a search of selected properties of titanium dioxide nanostructures is preseted. The experimental part describes several spectroscopic measurements carried out with complex of TiO2 nanowires. The influence of gold nanoparticles (deposited on the nanowire surface) on sample properties is also tested. The final part of thesis is devoted to methodology for measurement of electrical properties. These experiments are carried out only with one nanowire. Focused electron beam induced deposition (resp. Focused ion beam induced deposition) and electron lithography are utilized.

Lead-based piezoelectric materials, such as PbZrxTi1-xO3 (PZT), have attracted considerable attention and have been widely used in actuators, sensors and transducers due to their excellent electric properties. However, considering the toxicity of lead and its oxides, environmentally friendly lead-free piezoelectric materials are attracting more attention as potential replacements for PZT. Among them, Bi0.5Na0.5TiO3 (BNT)-based materials exhibit good electrical properties and electromechanical coupling response. In this work, the 0.97Bi0.5Na0.5TiO3-0.03BiAlO3 (BNTBA) thin films (~120 nm thickness) were successfully prepared using the pulsed laser deposition (PLD) method on Pt/TiO2/SiO2/Si substrates. The effects of substrate temperature, oxygen pressure, laser repetition rate, and post-annealing treatment were investigated. X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscope (SEM) are used to study the structure of the films and the ferroelectric and dielectric properties are measured. The results show that it is necessary to introduce excess sodium and bismuth to compensate for their evaporation in further thermal treatment. The values of remnant polarization increase from 8.7 μC/cm2 to 12.3 μC/cm2 with the introduction BiAlO3. The dielectric constant increases from 600-550 to 710-600 and the dielectric loss increases from 4.2% to 6.7% at higher frequency when the oxygen pressure increases from 20 Pa to 30 Pa. / Blybaserade piezoelektriska material, såsom PbZrxTi1-xO3 (PZT), har väckt stor uppmärksamhet och har använts i stor utsträckning på grund av deras utmärkta elektriska egenskaper. Men med tanke på toxiciteten hos bly och dess oxider lockar miljövänliga blyfria piezoelektriska material mer uppmärksamhet från forskare som potentiella utbyten för PZT. Bland dem uppvisar Bi0.5Na0.5TiO3 (BNT) -baserade material bra elektriska egenskaper och elektromekanisk kopplingssvar. I detta arbete framställdes 0,97Bi0.5Na0.5TiO3-0.03BiAlO3 (BNTBA) tunna filmer (~ 120 nm tjocklek) med användning av pulserad laseravsättningsmetod på Pt / TiO2 / SiO2 / Si-substrat. Effekterna av substrattemperatur, syretryck, laserrepetitionshastighet och efterglödande behandling undersöktes. Röntgendiffraktions (XRD) och skanningelektronmikroskop (SEM) används för att studera filmens struktur och de ferroelektriska och dielektriska egenskaperna mäts. Resultaten visar att det är nödvändigt att införa överskott av natrium och vismut för att kompensera för deras avdunstning vid vidare termisk behandling. Värdena för återstående polarisation ökar från 8,7 μC / cm2 till 12,3 μC / cm2 med introduktionen BiAlO3. Den dielektriska konstanten ökar från 600-550 till 710-600 och den dielektriska förlusten ökar från 4,2% till 6,7% vid högre frekvens när syretrycket ökar från 20 Pa till 30 Pa.

Polymer-derived ceramics (PDCs) are a unique class of multifunctional materials synthesized by thermal decomposition of polymeric precursors. Due to their unique and excellent properties and flexible manufacturing capability, PDC is a promising technology to prepare ceramic fibers, coatings, composites and micro-sensors for high-temperature applications. However, the structure-property relationships of PDCs have not been well understood. The lack of such understandings drastically limited the further developments and applications of the materials. In this dissertation, the structure and properties of amorphous polymer-derived silicon carbonitride (SiCN) and silicoboron carbonitride (SiBCN) have been studied. The SiCN was obtained using commercially available polysilazane as pre-ceramic precursor, and the SiBCN ceramics with varied Si-to-B ratio were obtained from polyborosilazanes, which were synthesized by the hydroboration and dehydrocoupling reaction of borane and polysilazane. The structural evolution of polymer-derived SiCN and SiBCN ceramics from polymer to ceramics was investigated by NMR, FTIR, Raman, EPR, TG/DTA, and XRD. The results show a phaseseparation of amorphous matrix and a graphitization of “free” carbon phase, and suggest that the boron doping has a great influence on the structural evolution. The electric and dielectric properties of the SiCN and SiBCNs were studied by I-V curves, LCR Meter, and network analyzer. A new electronic conduction mechanism and structure model has been proposed to account for the relationships between the observed properties and microstructure of the materials. Furthermore, the SiBCN ceramics showed the improved dielectric properties at characterization iv temperature up to 1300 ºC, which allows the fabrication of ultrahigh-temperature wireless microsensors for extreme environments.

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