Made available in DSpace on 2013-08-07T18:55:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000346970-Texto+Completo-0.pdf: 5694596 bytes, checksum: 24b9353bbaf3d5112f6c7156ccf9c6c0 (MD5) Previous issue date: 2006 / Titanium dioxide (TiOx) thin films were deposited by Reactive DC Magnetron Sputtering with a titanium (99. 95%) target and a mixture of argon (99. 9999%) and oxygen (99. 999%). The plasma’s atmosphere was altered varying the Ar + O2 partial pressures from 0. 7 to 12. The films refractive index was measured by ellipsometry and Abelès-Hackscaylo techniques. The O/Ti stoichiometric relation and the lattice structure were measured by RBS and XRD respectively. The hardness (H) was measured using hardness instrumented (HIT). The TiOx thin films superficial morphology was valuated by AFM. In this work, a direct relation among the films physical and chemical properties related to variations in the Ar / O2 ratio was verified. The Ar / O2 alteration has afforded the formation of thin films with different characteristics being possible to share them in three different regions. The first region referent to the films with Ar / O2 ratio from 0. 7 to 7 has presented refraction index from 2. 557 to 2. 473 and structure compounded by brookite and anatase phases. The second region is compounded by the films with Ar / O2 ratio from 7. 5 to 8. 5. These samples have presented refractive index from 2. 246 to 2. 295 and a lattice structure referent to the amorphous phase. The sample with ratio of Ar / O2 = 8 presented, nevertheless, refractive index of 1. 69 being much lower than the amorphous phase values founded in the literature. The sample particularly represent the limit between the formation of films with a lattice structure or an amorphous structure while deposited by Reactive DC Magnetron Sputtering the third region correspond to the samples deposited with Ar / O ratio from 10 to 11. This samples started to present metallic characteristics indicating the beginning of a region with metallic dominance. / Filmes finos de óxido de titânio (TiOx) foram depositados por DC Magnetron Sputtering reativo utilizando um alvo de Titânio (99,95 %) e uma mistura de gases Argônio (99,9999 %) e Oxigênio (99,999 %). Foi alterada a atmosfera do plasma variando as pressões parciais de Ar + O2 de 0,7 a 12. O índice de refração dos filmes foi medido através das técnicas de Elipsometria e Abelès-Hackscaylo. A relação estequiométrica de O / Ti e a estrutura cristalina foram medidas por RBS e XRD respectivamente. A dureza (H) foi medida utilizando testes instrumentados de dureza (HIT). A morfologia superficial dos filmes finos de TiOx foi avaliada pela técnica de AFM. Foi verificada neste trabalho uma relação direta entre as propriedades físicas e químicas dos filmes em relação à alteração da razão de Ar / O2. A alteração de Ar / O2 propiciou ainda a formação de filmes finos com diferentes características sendo possível dividi-los em três diferentes regiões. A primeira região referente aos filmes de razão Ar / O2 de 0,7 a 7 apresentaram índice de refração de 2. 557 a 2. 473 e estrutura composta pelas fases anatase e brookite.A segunda região é composta pelos filmes com razão de Ar / O2 de 7,5 a 8,5. Estas amostras apresentaram índice de refração de 2. 246 a 2. 295 e estrutura cristalina referente à fase amorfa. A amostra com razão de Ar / O2 = 8 apresentou, porém índice de refração de 1,69 sendo muito inferior aos valores da fase amorfa encontrada na literatura. Esta amostra particularmente representa o limite entre a formação de filmes com estrutura cristalina e estrutura amorfa quando depositados por DC Magnetron Sputtering reativo. A terceira região corresponde às amostras depositadas com razão de Ar / O2 de 10 a 11. Estas amostras começaram a apresentar características metálicas indicando serem o início de uma região com predomínios metálicos.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:58:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 346970.pdf: 5694596 bytes, checksum: 24b9353bbaf3d5112f6c7156ccf9c6c0 (MD5) Previous issue date: 2006-08-23 / Filmes finos de ?xido de tit?nio (TiOx) foram depositados por DC Magnetron Sputtering reativo utilizando um alvo de Tit?nio (99,95 %) e uma mistura de gases Arg?nio (99,9999 %) e Oxig?nio (99,999 %). Foi alterada a atmosfera do plasma variando as press?es parciais de Ar + O2 de 0,7 a 12. O ?ndice de refra??o dos filmes foi medido atrav?s das t?cnicas de Elipsometria e Abel?s-Hackscaylo. A rela??o estequiom?trica de O / Ti e a estrutura cristalina foram medidas por RBS e XRD respectivamente. A dureza (H) foi medida utilizando testes instrumentados de dureza (HIT). A morfologia superficial dos filmes finos de TiOx foi avaliada pela t?cnica de AFM. Foi verificada neste trabalho uma rela??o direta entre as propriedades f?sicas e qu?micas dos filmes em rela??o ? altera??o da raz?o de Ar / O2. A altera??o de Ar / O2 propiciou ainda a forma??o de filmes finos com diferentes caracter?sticas sendo poss?vel dividi-los em tr?s diferentes regi?es. A primeira regi?o referente aos filmes de raz?o Ar / O2 de 0,7 a 7 apresentaram ?ndice de refra??o de 2.557 a 2.473 e estrutura composta pelas fases anatase e brookite. A segunda regi?o ? composta pelos filmes com raz?o de Ar / O2 de 7,5 a 8,5. Estas amostras apresentaram ?ndice de refra??o de 2.246 a 2.295 e estrutura cristalina referente ? fase amorfa. A amostra com raz?o de Ar / O2 = 8 apresentou, por?m ?ndice de refra??o de 1,69 sendo muito inferior aos valores da fase amorfa encontrada na literatura. Esta amostra particularmente representa o limite entre a forma??o de filmes com estrutura cristalina e estrutura amorfa quando depositados por DC Magnetron Sputtering reativo. A terceira regi?o corresponde ?s amostras depositadas com raz?o de Ar / O2 de 10 a 11. Estas amostras come?aram a apresentar caracter?sticas met?licas indicando serem o in?cio de uma regi?o com predom?nios met?licos.

Submitted by Setor de Tratamento da Informa??o - BC/PUCRS (tede2@pucrs.br) on 2016-09-28T14:16:27Z No. of bitstreams: 1 DIS_NATHAN_WILLIG_LIMA_COMPLETO.pdf: 3138188 bytes, checksum: 8747fa72c84172dbac724ce570075b26 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-28T14:16:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DIS_NATHAN_WILLIG_LIMA_COMPLETO.pdf: 3138188 bytes, checksum: 8747fa72c84172dbac724ce570075b26 (MD5) Previous issue date: 2016-08-08 / In this work, molecular dynamics simulations of thin organic films irradiated by fast heavy ions were implemented. In order to represent the ion energy deposition, it was used a Thermal Spike Model, in which the ion track is represented as a cylindrical region with high temperature. Two papers were submitted for publication based on this study. In the first paper, it was studied the impact of film thickness and the ion energy in the topological effects of radiation (such as crater diameter, crater depth and rim volume) and in the sputtering, comparing the results for a crystalline and amorphous solids modeled by the Lennard-Jones potential. In the second paper, the FENE potential was implemented to build samples with molecular chains. The ionic radiation effects were then compared between films with molecular chains (modeled by the FENE potential) and without molecular chains (using the Lennard-Jones potential). In both works, the effects of radiation were explained by analyzing the different mechanisms of energy dissipation: evaporation, melt flow and plastic deformation. Our results show that radiation effects are strongly determined by film thickness. The simulations with FENE potential show that the presence of molecular chains reduces significantly the effects of radiation. In solids thinner than the mean gyration radius of the sample, there was not any radiation effect, indicating that the effect reduction is related not only to the decreasing of mobility but also to molecular conformation and entanglement. / Nesse trabalho foram realizadas simula??es computacionais por din?mica molecular de filmes finos org?nicos irradiados por ?ons pesados e r?pidos. Para representar a deposi??o de energia pelo ?on foi utilizado o Modelo de Thermal Spike, atrav?s do qual a trilha i?nica ? representada como uma regi?o cil?ndrica de alta temperatura ao longo do material. Dois artigos foram submetidos para publica??o a partir desse estudo. No primeiro artigo, o impacto da espessura do filme e da energia do ?on incidente nos efeitos topol?gicos da radia??o (como di?metro da cratera, profundidade da cratera e volume da protuber?ncia) e do sputtering foram investigados, comparando-se os resultados de s?lidos cristalinos e amorfos modelados pelo potencial de Lennard-Jones. No segundo artigo, o potencial FENE foi implementado para construir amostras com cadeias moleculares. Os efeitos da radia??o i?nica foram ent?o comparados entre os filmes com cadeias moleculares (modelados pelo potencial FENE) e filmes sem cadeias moleculares (modelados com o potencial de Lennard-Jones). Em ambos os trabalhos, os efeitos da radia??o foram explicados verificando-se os diferentes mecanismos de dissipa??o de energia: evapora??o, melt flow e deforma??o pl?stica. Nossos resultados mostram que os efeitos da radia??o s?o fortemente impactados pela espessura do filme. As simula??es com o potencial FENE mostram que a presen?a de cadeias moleculares reduz significativamente todos os efeitos da radia??o. Para s?lidos mais finos que o raio de gira??o m?dio das mol?culas, nenhum efeito da radia??o foi observado, indicando que a redu??o dos efeitos est? relacionada n?o s? ? diminui??o de mobilidade, mas tamb?m ? conforma??o e emaranhamento molecular.

Submitted by Setor de Tratamento da Informa??o - BC/PUCRS (tede2@pucrs.br) on 2017-03-17T15:08:38Z No. of bitstreams: 1 DIS_JOSE_CRISTIANO_MENGUE_MODEL_COMPLETO.pdf: 3495211 bytes, checksum: 700bfa91afac93bfa629684755fcc8ce (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-17T15:08:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DIS_JOSE_CRISTIANO_MENGUE_MODEL_COMPLETO.pdf: 3495211 bytes, checksum: 700bfa91afac93bfa629684755fcc8ce (MD5) Previous issue date: 2017-01-24 / The surface passivation is an important step in solar cell manufacturing since it intends to fix the surface defects. In order to develop p-type crystalline silicon solar cells, solar grade, with surface passivation provided by titanium dioxide film, atmospheric pressure chemical vapor deposition (APCVD) and electron beam deposition (E-Beam) were carried out. For the films deposited by E-Beam, the thickness of TiO2, which has produced the most efficient solar cell, was of 80 nm. It was observed that how thicker the film, higher was the internal quantum efficiency (IQE) for short wavelengths, indicating a surface passivation that changes according to the thickness. The cells in which the film deposition on the front face was performed by APCVD were as efficient in to reduce the reflection as those with films deposited by E-Beam, although the first technique did not produce films with high homogeneity with regard to thickness. When the both techniques to deposit films on the back surface were compared, it was observed that the better results were obtained with APCVD films. Regarding the thickness of the films obtained by APCVD, it was not observed difference between the electrical characteristics of solar cells with thin and thick films. The most efficient solar cell produced in this work used TiO2 films obtained by chemical vapor deposition on both sides, reaching the efficiency of 15.6% and short-circuit current density of 34.9 mA/cm?. / A passiva??o ? uma importante etapa no processo de produ??o de c?lulas solares, pois visa corrigir os defeitos de superf?cie. Com o objetivo de desenvolver c?lulas solares de sil?cio cristalino tipo p, grau solar, com BSF (back surface field ? campo retrodifusor) seletivo e com passiva??o da superf?cie proporcionada por filme de di?xido de tit?nio, realizou-se deposi??o qu?mica em fase vapor a press?o atmosf?rica (APCVD) e por canh?o de el?trons (E-Beam). Para os filmes depositados por E-Beam, verificou-se que a espessura de TiO2 que produziu a c?lula solar mais eficiente foi de 80 nm. Observou-se que quanto maior a espessura do filme, mais elevada foi a efici?ncia qu?ntica interna (EQI) para comprimentos de onda curtos, indicando uma passiva??o de superf?cie vari?vel com a espessura. As c?lulas em que a deposi??o de filme na face frontal foi realizada via APCVD se mostraram t?o eficientes na redu??o da reflex?o quanto as que receberam filme por E-Beam, embora a primeira t?cnica n?o produziu filmes de elevada homogeneidade no que se refere a espessura. Ao comparar as duas t?cnicas utilizadas para deposi??o de filme na face posterior, verificou-se que os melhores resultados foram obtidos com filmes depositados por APCVD. No que se refere a espessura do filme posterior obtido por APCVD, n?o se observou diferen?a entre as caracter?sticas el?tricas de c?lulas solares com filmes finos e espessos. A c?lula solar mais eficiente produzida neste trabalho utilizou filmes de TiO2 obtidos por deposi??o qu?mica em fase vapor em ambas as faces, atingindo 15,6 % de efici?ncia e 34,9 mA/cm? de densidade de corrente de curto-circuito.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:53:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000396764-Texto+Completo-0.pdf: 5447809 bytes, checksum: 95a031242ec95fc4971f2c3bd2c511a0 (MD5) Previous issue date: 2007 / Among all kinds of shape memory alloys, NiTi are probably the most important and used due to its improved mechanical and tribological properties. Bulk NiTi alloys are widely applied as biomedical materials and in diverse fields of microengineering. The importance of NiTi alloys resides on the effects of superelasticity (pseudoelasticity) (PE) and shape memory (SME), which permits these materials alter its phase on specific conditions and the return to its the original state. Nevertheless, NiTi thin films were rarely applied on biomedical applications, mostly due to the difficulty to produce NiTi coatings capable to achieve the same properties verified in the bulk material. In order to accomplish that, it is necessary to alter the atomic concentration of the alloy precisely and to produce its crystalline phase. Other possibility is the use of multilayers films, which can be produced mostly by magnetron sputtering. Allied to a specific thermal treatment, which provides the transformation of an amorphous phase to a crystalline one, it might be possible to develop NiTi thin films focused to biomedical applications. The main objective of this work is to deposit monolhitical NiTi thin films, as well as Ti / NiTi and Nb / NiTi multilayers using the DC magnetron sputtering method, intending to achieve mechanical and tribological properties suitable for biomedical applications. X-ray diffraction (DRX) and X-ray fluorescence were applied to the characterized crystalline structure and composition of coatings respectively. Hardness and elastic modulus were characterized using nanoindentation technique. Corrosion assays were conducted according to the ASTM F746 standard. The results obtained showed that NiTi thin films presents characteristics that permits its application as biomedical materials. / Entre as ligas de memória de forma (SMA – shape memory alloys) as de níquel-titânio (Ni-Ti) são as mais importantes e práticas devido, principalmente, às suas excelentes propriedades mecânicas, excelentes propriedades que resistem à corrosão, etc. A importância dessas ligas, além do efeito de memória de forma (SME), também está relacionada aos efeitos de Superelasticidade ou Pseudoelasticidade (PE), o que permite a esse material alterar suas fases sob condições específicas e retornar à sua forma original. Essas ligas são utilizadas em aplicações biomédicas (material em volume), e em diversos campos da micro engenharia. Entretanto, filmes finos de NiTi são raramente utilizados em aplicações biomédicas, em sua maioria devido à dificuldade em produzir filmes capazes de produzirem os mesmos efeitos encontrados no material em volume. Para tal, é preciso alterar as concentrações atômicas dos filmes de maneira precisa, a fim de se obter a fase cristalina necessária para a ocorrência de tais efeitos. Outra possibilidade é a utilização de filmes do tipo multicamada, os quais são produzidos em sua maioria pela técnica de Magnetron Sputtering, aliado a um tratamento térmico específico, o que possibilita a transformação de uma estrutura amorfa para uma cristalina. O objetivo deste trabalho é depositar filmes finos monolíticos e do tipo multicamada de Ni-Ti/Ti e NiTi/Nb pela técnica de DC Magnetron Sputtering para aplicações biomédicas e caracterizar propriedades mecânicas de dureza e módulo de elasticidade, composição química e estrutura cristalina, e a resistência à corrosão dos mesmos antes e após o tratamento térmico das ligas depositadas. Medidas de difração de raios X (DRX), e de fluorescência de raios X (FRX), mostraram que a estrutura cristalina e a composição foram obtidas com sucesso. As propriedades mecânicas e de resistência à corrosão apresentadas por estes revestimentos mostraram características excelentes de biocompatibilidade. Os ensaios de corrosão foram feitos segundo as recomendações contidas na norma ASTM F746.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000390390-Texto+Completo-0.pdf: 5911788 bytes, checksum: 86d66873f5ffc52b061362edf8178ade (MD5) Previous issue date: 2007 / The application of TiN coatings as steel protective layers in situations with tribocorrosive characteristics has achivied much success along the years. However, the resistance against aqueous corrosion is reached only when the protective layer is free of imperfections, since corrosive attack propagates in defects associated to pores, grain boundaries and to the columnar morphology found in monolithic films deposited by sputtering. Recent studies demonstrated that a possible solution to prevent the propagation of the columnar structure is the production of multilayer coatings, thus promoting barriers against the aggressive environment. In specific conditions, nanostructured multilayer films present high hardness values, in accordance with the modulation period variation. The objective of this work is to show the tribocorrosive behavior of Ti/TiN multilayers, deposited by magnetron sputtering technique, with various modulation lengths and different TiN ratios for each modulation. Rutherford backscattering (RBS) and X ray reflectometry (XRR) measurements exhibit that the multilayers had been successfully produced. The mechanical properties presented by these films showed characteristics of hardness superlattices and allied to protective corrosive properties. Qualitative measurements of mechanical wear (H/E) demonstrated high degree of protection, presenting a great potential for practical applications. / A aplicação de revestimentos de nitreto de titânio como camada protetora de aços em situações com características tribocorrosivas tem obtido muito sucesso ao longo dos anos. Entretanto, a resistência contra corrosão aquosa só é obtida quando a camada protetora for destituída de imperfeições, pois o ataque corrosivo se propaga em defeitos associados à poros, contorno de grãos, e à uma morfologia colunar encontrada em filmes monolíticos depositados por sputtering. Estudos recentes mostraram que uma possível solução para evitar a propagação da estrutura colunar é a produção de revestimentos tipo multicamadas, promovendo assim barreiras para o meio agressivo. Em condições específicas, filmes nanoestruturados do tipo multicamadas apresentam valores extremamente elevados de dureza, de acordo com a variação do seu período de modulação. O objetivo deste trabalho é mostrar o comportamento tribocorrosivo de multicamadas de Ti/TiN, depositados pela técnica de magnetron sputtering, através de diversos comprimentos de modulação e diferentes proporções de TiN para cada modulação. Medidas de Espectrometria de Retroespalhamento de Rutherford (RBS) e de refletividade de raio X (XRR) mostraram que as multicamadas foram obtidas com sucesso em seu processo de deposição. As propriedades mecânicas apresentadas por esses revestimentos mostraram características de super-rede de dureza e as propriedades corrosivas aliadas às medidas qualitativas de desgaste mecânico (H/E) mostraram elevado grau de proteção, apresentando um grande potencial para aplicações práticas.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:59:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 390390.pdf: 5911788 bytes, checksum: 86d66873f5ffc52b061362edf8178ade (MD5) Previous issue date: 2007-03-08 / A aplica??o de revestimentos de nitreto de tit?nio como camada protetora de a?os em situa??es com caracter?sticas tribocorrosivas tem obtido muito sucesso ao longo dos anos. Entretanto, a resist?ncia contra corros?o aquosa s? ? obtida quando a camada protetora for destitu?da de imperfei??es, pois o ataque corrosivo se propaga em defeitos associados ? poros, contorno de gr?os, e ? uma morfologia colunar encontrada em filmes monol?ticos depositados por sputtering. Estudos recentes mostraram que uma poss?vel solu??o para evitar a propaga??o da estrutura colunar ? a produ??o de revestimentos tipo multicamadas, promovendo assim barreiras para o meio agressivo. Em condi??es espec?ficas, filmes nanoestruturados do tipo multicamadas apresentam valores extremamente elevados de dureza, de acordo com a varia??o do seu per?odo de modula??o. O objetivo deste trabalho ? mostrar o comportamento tribocorrosivo de multicamadas de Ti/TiN, depositados pela t?cnica de magnetron sputtering, atrav?s de diversos comprimentos de modula??o e diferentes propor??es de TiN para cada modula??o. Medidas de Espectrometria de Retroespalhamento de Rutherford (RBS) e de refletividade de raio X (XRR) mostraram que as multicamadas foram obtidas com sucesso em seu processo de deposi??o. As propriedades mec?nicas apresentadas por esses revestimentos mostraram caracter?sticas de super-rede de dureza e as propriedades corrosivas aliadas ?s medidas qualitativas de desgaste mec?nico (H/E) mostraram elevado grau de prote??o, apresentando um grande potencial para aplica??es pr?ticas.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:59:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 396764.pdf: 5447809 bytes, checksum: 95a031242ec95fc4971f2c3bd2c511a0 (MD5) Previous issue date: 2007-08-30 / Entre as ligas de mem?ria de forma (SMA shape memory alloys) as de n?quel-tit?nio (Ni-Ti) s?o as mais importantes e pr?ticas devido, principalmente, ?s suas excelentes propriedades mec?nicas, excelentes propriedades que resistem ? corros?o, etc. A import?ncia dessas ligas, al?m do efeito de mem?ria de forma (SME), tamb?m est? relacionada aos efeitos de Superelasticidade ou Pseudoelasticidade (PE), o que permite a esse material alterar suas fases sob condi??es espec?ficas e retornar ? sua forma original. Essas ligas s?o utilizadas em aplica??es biom?dicas (material em volume), e em diversos campos da micro engenharia. Entretanto, filmes finos de NiTi s?o raramente utilizados em aplica??es biom?dicas, em sua maioria devido ? dificuldade em produzir filmes capazes de produzirem os mesmos efeitos encontrados no material em volume. Para tal, ? preciso alterar as concentra??es at?micas dos filmes de maneira precisa, a fim de se obter a fase cristalina necess?ria para a ocorr?ncia de tais efeitos. Outra possibilidade ? a utiliza??o de filmes do tipo multicamada, os quais s?o produzidos em sua maioria pela t?cnica de Magnetron Sputtering, aliado a um tratamento t?rmico espec?fico, o que possibilita a transforma??o de uma estrutura amorfa para uma cristalina. O objetivo deste trabalho ? depositar filmes finos monol?ticos e do tipo multicamada de Ni-Ti/Ti e NiTi/Nb pela t?cnica de DC Magnetron Sputtering para aplica??es biom?dicas e caracterizar propriedades mec?nicas de dureza e m?dulo de elasticidade, composi??o qu?mica e estrutura cristalina, e a resist?ncia ? corros?o dos mesmos antes e ap?s o tratamento t?rmico das ligas depositadas. Medidas de difra??o de raios X (DRX), e de fluoresc?ncia de raios X (FRX), mostraram que a estrutura cristalina e a composi??o foram obtidas com sucesso. As propriedades mec?nicas e de resist?ncia ? corros?o apresentadas por estes revestimentos mostraram caracter?sticas excelentes de biocompatibilidade. Os ensaios de corros?o foram feitos segundo as recomenda??es contidas na norma ASTM F746.