Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2532.pdf: 6065949 bytes, checksum: 0c7feae1a4c6e3858c71bcad7e82b6d4 (MD5) Previous issue date: 2009-08-07 / Universidade Federal de Minas Gerais / This thesis results from a systematic study of the interactions between penetrated vortices and pinning centers carried out on structured superconductors films of YBCO, Nb and Pb. A regular array of pinning centers (antidots, ADs) was inserted in those samples by mechanical indentations (in YBCO and Nb films), and by a lithographic processes (Pb). The structure of the YBCO film counts with 1680 ADs, each with an effective diameter of 2 μm, distributed in a square array of 50 μm size. The Nb film has 900 ADs, with an effective diameter of 1 μm, forming a square array of 10 μm size. The Pb film has more than 3.7 millions of square ADs, with 0.8 μm of lateral dimensions, and the formed array has size of 1.5 μm. Those systems were studied by DC and AC magnetometry. As the Commensurability Field (Matching Field, MF) associated with their structures, is very small, it was not possible to study the commensurability effects in YBCO and Nb films. However, the Pb film has a structure which MF is 9.1 Oe, so that, jumps in its magnetic response could be observed each time that the applied field reached an integer multiple of that field. The YBCO film was studied in very small DC fields, i.e., only in the presence of the Earth magnetic field. We verified that, as the vortices penetrate the sample, they arrange themselves into the ADs in such a way that the sample behave as a collection of small superconductors arranged side by side. This study was not carried out on the other samples because the preparation of this experiment is very difficult and needs special experimental conditions which are rarely available in our laboratory. Particularly, for the Pb film, we could not have enough time to prepare the experiment due to its rapid degradation. We have studied the temperature dependence of the remnant magnetization (thermoremanence) of the Pb film for several cooling fields. That study revealed that the remnant response of the system increases with the cooling field, however, a saturation value is reached for fields greater than the first MF of its array. This behavior is due to the proximity of the ADs which hinders the pinning of vortices in interstitial regions. The remanence rises sharply up to the first MF, when the remnant flux counts one quantum per AD. For greater fields, the remnant rising rate has a sudden change and approaches to zero. In measurements of χAC as a function of the excitation field amplitude, all of the studied samples revealed that, in the beginning of the penetration, the vortices are impeded to move by the first front of ADs. Upon reaching a certain number, vortices eventually cross this first barrier and move deeper into the sample, up to the second front. In other words, at low temperatures and vortex densities (or, equivalently, at low AC fields), the penetration takes place layer by layer, i.e., the AD fronts act as contention barriers for the entrance of vortices, and they have to be suppressed one by one. We have studied the temperature dependence of the remnant magnetization (thermoremanence) of the Pb film for several cooling fields. That study revealed that the remnant response of the system increases with the cooling field, however, a saturation value is reached for fields greater than the first MF of its array. This behavior is due to the proximity of the ADs which hinders the pinning of vortices in interstitial regions. The remanence rises sharply up to the first MF, when the remnant flux counts one quantum per AD. For greater fields, the remnant rising rate has a sudden change and approaches to zero. In measurements of χAC as a function of the excitation field amplitude, all of the studied samples revealed that, in the beginning of the penetration, the vortices are impeded to move by the first front of ADs. Upon reaching a certain number, vortices eventually cross this first barrier and move deeper into the sample, up to the second front. In other words, at low temperatures and vortex densities (or, equivalently, at low AC fields), the penetration takes place layer by layer, i.e., the AD fronts act as contention barriers for the entrance of vortices, and they have to be suppressed one by one. / Esta tese é o resultado de um estudo sistemático da interação entre vórtices penetrados e centros de aprisionamento presentes em sistemas supercondutores estruturados. Para isso utilizamos três filmes supercondutores, um de YBCO, um de Nb e um de Pb, onde redes quadradas de perfurações (que denominaremos por ADs, antidots, em inglês) foram inseridas. Nos dois primeiros, foram feitas indentações mecânicas, enquanto que para o Pb foram utilizados processos litográficos. No filme de YBCO a célula unitária da rede apresenta 50 μm de lado e os ADs têm um diâmetro efetivo de 2 μm, contando com um total de 1680 ADs. O filme de Nb apresenta 900 ADs de 1 μm de diâmetro efetivo, arranjados em uma rede de 10 μm de lado. Já o filme de Pb conta com mais de 3.7 milhões de ADs de formato quadrado, com 0.8 μm de lado e, a rede formada, tem célula unitária de 1.5 μm. Estudamos esses sistemas por técnicas de magnetometria DC e AC. Por possuírem um baixo valor do Campo de Comensurabilidade (Matching Field, MF) associado às suas redes, não foi possível estudar os efeitos de coincidência para os filmes de YBCO e Nb. Contudo, o filme de Pb possui uma estrutura cujo MF é de 9.1 Oe e, dessa forma, foi possível observar saltos na sua resposta magnética cada vez que o campo aplicado atingia um múltiplo inteiro de tal campo. O filme de YBCO foi estudado na presença de baixíssimos campos DC, isto é, apenas na presença do campo da Terra. Verificamos que, ao penetrarem no material, os vórtices se arranjam pelos ADs de forma que o filme passa a se comportar como uma coleção de supercondutores menores dispostos lado a lado. Esse estudo não foi realizado nas outras amostras por ser extremamente trabalhoso, além de necessitar de condições experimentais raramente disponíveis em nosso laboratório. Particularmente para o filme de Pb, não tivemos tempo hábil para a preparação de tal experimento, devido à sua rápida degração. O filme de Pb foi estudado quanto à sua termorremanência para diversos campos de resfriamento da amostra. Tal estudo revelou que a reposta remanente desse sistema é crescente com o campo porém, apresenta um valor de saturação para campos acima do MF da sua rede. Isto é devido à proximidade entre seus ADs, que dificulta o aprisionamento de vórtices na região intersticial. A remanência cresce de forma pronunciada até o campo aplicado alcançar o primeiro MF, quando o fluxo remanente no material conta com um quantum por AD. Para campos maiores, a taxa de crescimento da remanência tem uma mudança súbita e aproxima-se de zero. Em medidas de χAC em função da amplitude do campo de excitação, todas as amostras revelaram que, no início da penetração, os vórtices são barrados pela primeira fronte de ADs. Somente após alcançarem determinada quantidade é que conseguem vencer essa primeira barreira e se aprofundam no material, indo de encontro à segunda fronte. Em outras palavras, em temperaturas e densidades de vórtices suficientemente baixas (ou, equivalentemente, baixos campos AC), a penetração se dá camada por camada , i.e., as frontes de ADs agem como barreiras de contenção à entrada de vórtices, sendo superadas uma a uma.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2063.pdf: 4236458 bytes, checksum: 6ec4d9bb25ad55b37fc22de7495a85d9 (MD5) Previous issue date: 2008-10-28 / Universidade Federal de Minas Gerais / If a type-II superconductor is cooled down in a zero applied field and subsequently an external field, larger than the first critical field, is applied, vortices enter through the sample borders until they are captured by pinning centers. As a consequence, the system achieves an inhomogeneous flux distribution, with a higher density of vortices near the border that progressively decreases toward the center of the sample. Under a small perturbation this self-organized state can lead to vortex avalanches that rush into the sample due to a thermomagnetic instability process. The motion of magnetic flux generates heat, which suppresses flux pinning and facilitates further flux motion. This provides a positive feedback mechanism that can result in a thermal runaway. The experimental study was accomplished through two techniques: bulk DC magnetometry and magneto-optical imaging. Under certain circumstances, avalanches develop as jumps in magnetization measurements and can also be seen in real time imaging. We have carried out a systematic study of the parameters involved in the occurrence of flux avalanches in superconducting thin films, submitted to perpendicular magnetic fields, a geometry which leads to dendritic profiles of flux penetration. The threshold values of field and temperature that encompass the region where avalanches to develop, as well as the instability boundary dependence on the film thickness, were identified. We have verified how an AC magnetic field influences on vortex avalanches and on the boundaries of instabilities. The study was also performed with an aluminum disk nearby the superconducting film, which suppresses vortex avalanches partially or totally, depending on the distance between film and disk, bringing the material to recover its capability of screening abrupt penetration of magnetic flux. / Se um supercondutor do tipo II for resfriado na ausência de um campo magnético e, posteriormente, um campo externo maior do que o campo crítico inferior, for aplicado, vórtices penetram pelas bordas até serem ancorados por centros de aprisionamento. Como conseqüência, o sistema alcança uma distribuição de fluxo inomogênea, com uma alta densidade de vórtices próxima às bordas, que diminui progressivamente em direção ao centro da amostra. Sob uma pequena perturbação este estado auto-organizado pode levar a avalanches de vórtices, que são precipitadas em decorrência de um processo de instabilidade termomagnética. O movimento do fluxo magnético promove um aquecimento, que suprime as forças de ancoramento dos vórtices e facilita o movimento adicional do fluxo nas suas vizinhanças. Esta dinâmica se realimenta positivamente e pode resultar num descontrole térmico. O estudo experimental foi realizado empregando duas técnicas: magnetometria volumétrica DC e produção de imagens por magneto-ótica. Em certas circunstâncias, as avalanches se manifestam como saltos nas medidas de magnetização e também podem ser visualizadas em tempo real através de imagens. Executamos um estudo sistemático dos parâmetros envolvidos na ocorrência das avalanches de fluxo em filmes supercondutores, submetidos a campos magnéticos perpendiculares, geometria que propicia um perfil dendrítico de penetração. Identificamos os valores limiares de campo e temperatura que delimitam a região onde as avalanches ocorrem e a dependência do contorno desta região com a espessura do filme. Verificamos o efeito de um campo magnético alternado na ocorrência das avalanches e no contorno da região de instabilidades. O estudo se estendeu também à investigação da influência de um disco de alumínio nas proximidades do filme supercondutor, o qual suprime as avalanches de vórtices de forma parcial ou total, dependendo de sua distância em relação ao filme, recapacitando o material a blindar penetrações abruptas de fluxo magnético.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2869.pdf: 6673942 bytes, checksum: f71dbbd947f04d405ac31b5d87aac6b4 (MD5) Previous issue date: 2010-03-12 / Financiadora de Estudos e Projetos / Many industrial applications of stainless steel require the modification of surface properties, such as corrosion resistance, and mechanical properties such as hardness. For this purpose several surface modify techniques have been used and researched. In this work, samples of three different stainless steels, AISI 316L, ASTM F138 and AISI 304 were coated with aluminum thin film with different thickness and plasma nitrided. The characterization of AISI 316L samples was performed by X-ray diffraction analysis, micro Vickers hardness measurements and by scanning electron microscopy (SEM). For samples of ASTM F138 and AISI 304, besides techniques further, were also performed Mössbauer spectroscopy analysis and corrosion tests (NaCl). The results for samples of AISI 316L indicated that is possible to form the AlN phase on the surface of samples with Al film and the nitriding parameters (temperature, time and pressure) has a fundamental role in the thickness and composition of the layer formed and the film adherence. Moreover, we observed that the thickness of the film influenced the formation of Fe2Al5 and AlN (Hex.) phases. The results of ASTM F138 samples indicated that the composition of the matrix seems to play an important role in the formation of the CrN film as well as the adhesion to the substrate seems to be important to increasing the corrosion resistance. As amostras de AISI 304 apresentaram resultados satisfatórios para o aumento da dureza superficial, cerca de 10 vezes a dureza da matriz, bem como para a resistência à corrosão, que para algumas regiões analisadas superou a resistência à corrosão da matriz. The AISI 304 samples showed satisfactory results for surface hardness, increasing about 10 times the hardness of the matrix, as well as corrosion resistance, that in some analized regions it was greater than the matrix. The procedures used in this work allowed us to select an efficient treatment method for increasing surface hardness of stainless steel, without losing its characteristics of corrosion resistance. / Muitas aplicações industriais de aços inoxidáveis requerem a modificação de propriedades superficiais, tais como a resistência à corrosão, e propriedades mecânicas como a dureza. Para isto diversas técnicas de modificação de superfície tem sido empregadas e pesquisadas. Neste trabalho, matrizes de três aços inoxidáveis diferentes, AISI 316L, ASTM F138 e AISI 304, foram recobertas com filme fino de alumínio com diferentes espessuras e nitretadas a plasma. A caracterização das amostras de AISI 316L foi feita por difração de raios X, medidas de micro dureza Vickers e medidas de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e para as amostras de ASTM F138 e AISI 304, além das técnicas acima, realizamos também medidas de Espectroscopia Mössbauer e ensaios de corrosão em meio de NaCl. Os resultados para o conjunto de amostras de AISI 316L indicaram que é possível formar a fase AlN na superfície de amostras com filme de Al e que os parâmetros de nitretação (temperatura, tempo e pressão) tem papel fundamental na espessura e composição da camada formada e na aderência do filme. Além disso, observou-se que a espessura do filme influenciou na formação das fases Fe2Al5 e AlN(Hex.). Para as amostras de ASTM F138 os resultados indicaram que a composição da matriz parece ter papel relevante na formação da fase CrN e a aderência do filme ao substrato tem papel fundamental no aumento da resistência à corrosão. As amostras de AISI 304 apresentaram resultados satisfatórios para o aumento da dureza superficial, cerca de 10 vezes a dureza da matriz, bem como para a resistência à corrosão, que para algumas regiões analisadas superou a resistência à corrosão da matriz. Os procedimentos adotados na realização deste trabalho nos permitiram selecionar um método de tratamento eficiente no aumento da dureza superficial do aço inoxidável, sem que este perdesse suas características de resistência à corrosão.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseJSCN.pdf: 3751402 bytes, checksum: 010e2d53bf4276d2dd403d9304a21be6 (MD5) Previous issue date: 2004-12-10 / In this work we will study through the differential operator technique the surface effect in anisotropic spin ½ quantum Heisenberg model, through theory of effective field (EFT), of a two-spins cluster, in case of simple cubic lattice. Those systems are characterized by the existence of the surfaces, thin films and superlattice, or the bulk. Therefore, the exchange interaction, among the nearest-neighboring, depends on the position of the atoms in the lattice: with the existence of surfaces we have for atoms in those plans, exchange interactions Js and in the adjacent plans interaction J. We studied the thermodynamic properties of the quantum metamagnet for the simple cubic lattice. The limit of stability of the phase antiferromagnetic is presented for the ground state (T = 0) and the respective diagrams of phases are analyzed. With the choice of the interlayer coupling interaction different from the existent in the plane (interplane), parameter λ (interaction λJ), we analyzed the influence of the crossover in the dimensionality [2d(λ =10-5) → 3d(λ =1.0)] of the system in the thermodynamic properties with the appearance of an anomaly in magnetic susceptibility. The surface effect in the thermodynamic properties is treated taking the system on thickness film l, with exchange interactions F and AF, where in that last one we applied an external field. We observed the behavior of the thin film in function of the temperature, number of layers, magnetic field and the ratio Js/J. Changing the exchange interaction between the elements and the layers of the thin film, we characterized the system as a magnetic superlattice. We chose four arrangements in the construction of the superlattice: different inter and interlayer ferromagnetic (F) interaction, the same for antiferromagnetic (AF), alternating the layers among F, and alternating superlattice composed of F (with l1 layers) and AF (with l2 layers), where l = l1 + l2 is the thickness of the film, where we observed the influence of the change of the exchange interaction in the thermodynamic properties and in the critical properties. Several phenomena were observed, as for instance, oscillation in the magnetizations and susceptibility for layers in certain values of the temperature and coupling parameters. / Obs.:Devido a restrições dos caracteres especias, verifcar resumo em texto completo para download. Neste trabalho estudaremos através da técnica do operador diferencial o efeito de superfície no modelo de Heisenberg quântico anisotrópico de spin 1/2, via teoria de campo efetivo (EFT), num aglomerado de dois spins, para uma rede cúbica simples. Esses sistemas são caracterizados pela existência de superfícies delimitadoras, filmes finos e super-redes, ou apenas o interior do material (bulk). Portanto, a interação de troca, entre os primeiros vizinhos, depende da posição dos átomos na rede: com a existência de superfícies temos para átomos nesses planos, interações de troca Js e nos planos adjacentes (bulk) interação J. Estudamos as propriedades termodinâmicas do metamagneto quântico para a rede cúbica simples. O limite de estabilidade da fase antiferromagnética é apresentada para o estado fundamental (T = 0) e os respectivos diagramas de fases são analisados. Com a escolha de uma interação entreplanos diferente da existente nos planos (interplanos), parâmetro λ (interação λJ), analisamos a influência da mudança na dimensionalidade [quase - 2d(λ =10- 5) → 3d(λ =1.0)] do sistema nas propriedades termodinâmicas com o surgimento de uma anomalia na susceptibilidade magnética total. O efeito de superfície nas propriedades termodinâmicas é tratado tomando o sistema por um filme fino de tamanho l(no de camadas), com interações de troca F e AF, onde nesse último aplicamos um campo externo. Observamos o comportamento do filme fino em função da temperatura, número de camadas, campo magnético e a razão Js/J. Fazendo variar a interação de troca entre os constituintes e as camadas do filme fino, caracterizamos o sistema como uma super-rede magnética. Escolhemos quatro arranjos na construção das super-redes: interações ferromagnética diferentes nos planos e entreplanos, o mesmo para AF, alternando as camadas entre F e AF e um sistema cuja metade das camadas têm interação F e a outra metade AF, onde observamos a influência da mudança da interação de troca nas propriedades termodinâmicas e na criticalidade. Vários fenômenos foram observados, como por exemplo, oscilação nas magnetizações e susceptibilidade por camadas para certos valores da temperatura e parâmetros de acoplamento.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5767.pdf: 4062546 bytes, checksum: f44986320490db37c45e198283bbf1b3 (MD5) Previous issue date: 2013-12-11 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this PhD work, the building of a PLD (Pulse Laser Deposition) system was accomplished with resources provided by FAPESP / CEPID / CMDMC, for the purpose of depositing thin films using an 248 nm pulsed excimer laser as external power source. The project presented here demonstrates that this work has the distinction of being a pioneer in Brazil in which says respect to superconducting thin film deposition trough PLD technique. Deposition of YBCO (YBa2Cu3O7-δ) thin films was the process chosen by us to calibrate and test the assembled system, as well as to learn the details of superconducting thin films deposition. The context of this work consists in a historical introduction to the laser deposition technique, comparison of techniques for thin film deposition trough physical methods and a brief review of the superconductivity theory and the theory of thin film growth. In the experimental part, we describe the assembly of the PLD system in detail, as well as we describe the analysis of the principal parameters that say respect to the technique and the fabrication of the targets utilized in the deposition. Finally, we describe the results of the characterization techniques applied to the study of thin films deposited by PLD. X ray diffraction(XRD), scanning electron microscopy (SEM) and DC magnetic susceptibility measurements were used to analyze the superconducting thin films. Due to it pioneer condition, this work enables the Group of Materials and Devices (GMD - DF / UFSCar) as well as the CMDMC to engage in new research, not only in superconducting materials, but also in the fabrication of devices based on thin films, such as sensors, multi-components heterostructures, RAM memories, electrodes, polymers, biocompatible thin films, the GMR effect, graphene, among others, that can be fabricated precisely and controllably by the PLD technique. / Neste trabalho de doutoramento foi realizado o projeto de instrumentação de um sistema de deposição por laser pulsado PLD (Pulse Laser Deposition), através da FAPESP/CEPID/CMDMC, para fabricação de filmes finos utilizando como fonte de energia externa um excimer laser pulsado de 248nm. O projeto de instrumentação apresentado neste trabalho é pioneiro no Brasil, com estas características e finalidade, dedicado à deposição de filmes finos supercondutores de alta temperatura crítica pela técnica de PLD. Filmes finos de YBCO (YBa2Cu3O7-δ) foram escolhidos para deposição, calibração e testes do sistema montado bem como na aprendizagem da técnica de deposição de filmes finos supercondutores. O contexto deste trabalho é constituído de uma introdução histórica da técnica de deposição por ablação a laser, comparação de técnicas de deposição de filmes por métodos físicos, uma revisão breve da teoria de supercondutividade e da teoria de crescimento de filmes finos. Na parte experimental estão descritos, em detalhes, toda a montagem do sistema de deposição por PLD, análises de todos os parâmetros que dizem respeito a esta técnica e fabricação dos alvos utilizados nas deposições. Por fim estão descritos os resultados das técnicas de caracterizações utilizadas e aplicadas para estudo dos filmes finos depositados pela técnica de PLD. Para análise dos filmes finos supercondutores foram utilizadas as técnicas de difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura (MEV EDX) e medidas magnéticas de suscetibilidade DC. Por ser pioneiro, este trabalho possibilita ao Grupo de Materiais e Dispositivos (GMD DF/UFSCar) bem como ao CMDMC a se engajarem em novas pesquisas, não apenas em materiais supercondutores, mas também na fabricação de dispositivos a base de filmes finos como sensores, heteroestruturas de multi componentes, memorias RAM, eletrodos, polímeros, filmes finos biocompativeis, efeito GMR, grafeno, entre outros, que podem ser fabricados de maneira precisa e controlada pela técnica de PLD.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:16:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1478.pdf: 1225463 bytes, checksum: 131c60e9d5e415f087a994cf42e62ca3 (MD5) Previous issue date: 2007-02-27 / Universidade Federal de Minas Gerais / In this work it was investigated some fundamental properties of undoped and Borondoped (p-type) synthetic diamond films. It was investigated the influence of the cleaning process on the surface s quality in order to produce better metal-diamond electrical contacts. Two cleaning processes were used: chemical and physical (thermal treatment). The Raman spectroscopy was used as a fundamental tool in order to quantify the changes in the samples surfaces after both treatments. It was observed an increase of the resistivity, and consequently a decrease of the superficial conductivity. This fact was related to non-diamond layers remotion being confirmed by current-voltage measurements. These curves show the Space Charge Limited Currents (SCLC) as the dominant conduction process in the samples revealing the expected insulator character of the undoped films. It was also investigated the presence of charge localization effects (due to the presence of deep levels) using the admittance spectroscopy. It was found two impurity centers with activation energies around 34-74 meV and 340-360 meV. They are related to the activation of non-Boron deep levels and Boron acceptors, respectively. The most important conclusion in this case is that the presence of these levels suggests different conduction mechanisms acting on the samples; this hypothesis was confirmed by temperature dependent resistivity measurements. Moreover, it was confirmed the hopping process as the dominant conduction mechanism in a large range of temperatures. Additionally, it was determined the spatial extension of the wave function associated to the carriers. All these previous data on the transport mechanisms in diamond films have motivated the development of a device which was primarily designed to be used as a temperature sensor. Characteristics such as sensibility, resolution and time response were well determined. The device presented a reliable behavior and good reproducibility even under influence of external parameters like light and magnetic fields. / Neste trabalho foram investigadas experimentalmente algumas propriedades fundamentais para a caracterização elétrica de filmes de diamante sintéticos não dopados e dopados com Boro (tipo-p). Estudou-se a influência dos processos de limpeza na qualidade da superfície dos filmes de diamante para a fabricação de bons contatos elétricos metal-diamante, através de dois processos de limpeza: químico e físico (tratamento térmico). A espectroscopia Raman foi usada como uma ferramenta fundamental para quantificar as alterações ocorridas na superfície das amostras após os processos de limpeza. Observou-se o aumento considerável da resistividade e, conseqüentemente, a redução da condutividade superficial, o que está associado à remoção de camadas não-diamante em ambos os processos de limpeza. Os resultados foram confirmados por medidas de corrente-voltagem, apontando o processo Space Charge Limited Currents (SCLC) como predominante nas amostras estudadas. Desta forma, evidencia-se o caráter isolante dos filmes, característica esperada para filmes não dopados. Foi também investigada a presença de efeitos ligado à localização de cargas (devido à presença de níveis profundos) usando a espectroscopia de admitância. Observou-se dois centros de impurezas com energias 34-74 meV e 340-360 meV, relacionadas à ativação de níveis profundos não-Boro e à ativação do Boro aceitador, respectivamente. A presença destas duas energias de ativação sugere fortemente que diferentes mecanismos de condução estão atuando nas amostras, o que se confirmou com a análise das medidas de resistividade em função da temperatura. Tais medidas apontam o mecanismo hopping como o processo de condução dominante em um grande intervalo de temperatura. Neste caso, um parâmetro fundamental como a extensão da função de onda que descreve os portadores foi determinada. O prévio conhecimento sobre os mecanismos de transporte em filmes de diamante motivou o desenvolvimento de um dispositivo que pode ser usado como sensor de temperatura. Calculou-se a sensibilidade, resolução e tempo de resposta, características que se mostraram confiáveis e com boa reprodutibilidade mesmo em ambientes sujeitos a excitações externas como luz e campo magnético.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:16:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4076.pdf: 4975427 bytes, checksum: 5747c2be227789b4bc99af2fdf3b158e (MD5) Previous issue date: 2010-12-17 / Financiadora de Estudos e Projetos / Multilayer systems consisting of magnetic layers of heterostructures can have a variety of magnetic phases - those dependent on factors such as the exchange parameters, the geometry of the material, the temperature T to which it is submitted and the field B applied on it. Let us consider a model of Thin Film in which the various layers that compose it are formed by K Ising plans that have the same coupling constant and which has plans between K / 2 and K / 2 +1 an antiferromagnetic coupling whose interpretation would be physical defects and / or impurities in the material. The system is modeled by the following spin Hamiltonian, where the first two summations represent the interaction of first neighbors in the upper and lower layers and the third represents the interfacial antiferromagnetic coupling and the latter represents the system's interaction with the field B. The calculation of magnetic response of the model allows us to obtain temperatures and their critical fields on phase transitions of the 1st and 2nd orders allowing us to build the phase diagrams of the system. We also obtained the zero field critical exponents related to the magnetic response of the material to verify the Rushbrooke relations. We also made an analysis about the cycles of hysteresis of the material. The Monte Carlo algorithms used are the Entropic Sampling whose main idea is to exploit the principle of maximum entropy, and the usual Importance Sampling algorithm, introduced by Metropolis et al. / Sistemas de multicamadas constituídos por camadas magnéticas de heteroestruturas podem possuir uma variedade de fases magnéticas - essas dependentes de fatores como os parâmetros de troca, a geometria do material, a temperatura T à qual ele é submetido e o campo B nele aplicado. Vamos considerar um modelo de Filme Fino no qual as varias camadas que o compõem são formadas por K planos de Ising que possuem a mesma constante de acoplamento e que possua entre os planos K/2 e K/2+1 um acoplamento antiferromagnético cuja interpretação Física seriam defeitos e/ou impurezas no material. O sistema é modelado pelo seguinte Hamiltoniano de spin, onde os dois primeiros somatórios representam a interação de primeiros vizinhos nas camadas superiores e inferiores e o terceiro representa o acoplamento interfacial antiferromagnético e o último representa a interação do sistema com o campo B. O cálculo das respostas magnéticas do modelo permite-nos obter as temperaturas e os respectivos campos críticos relativos as transições de fase de 1ª e 2ª ordens viabilizando a construção dos diagramas de fases do sistema. Obtivemos também a campo nulo os expoentes críticos relativos às respostas magnéticas do material a fim de verificar a Relação de Rushbrooke. Fizemos também uma analise acerca dos ciclos de histerese do material. Os métodos de Monte Carlo utilizados nos cálculos são os Algoritmos de Amostragem Entrópica cuja idéia principal é explorar o principio da máxima entropia -Entropic Sampling - e o algoritmo de Amostragem Relevante usual, introduzido por Metropolis et al.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseSHBSL.pdf: 7939777 bytes, checksum: 976f56d7228539a29f4b5cc193acd2c1 (MD5) Previous issue date: 2006-07-03 / Universidade Federal de Minas Gerais / xvii ABSTRACT In this work it is approached the preparation of ceramic powders and thin films of strontium-doped lead titanate with concentration of strontium varing from 0 to 100% mol, using a chemical method of synthesis, polymeric precursor method (Pechini). This method allows the sythesis in aqueous medium, in ambient atmosphere, using reactants easily available. In this way, the synthesis condicions were optimized in order to elimanate the formation of secondary phases. The powders ceramic treated in different temperatures under ambient atmosphere was studied by differential scanning calorimetry (DSC), X-ray diffraction (XRD), infrared spectroscopy (FTIR), micro-Raman spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM), that allowed the identification of the crystalline phases, lattice parameters and crystallite size. A phase transition from tetragonal to cubic was observed in this system as the stontium concentration increases in the (Pb1-xSrx)TiO3. A pseudo-cubic phase was observed for x=0.5, indicanting the complete solid solubility of the system. Thin films were obtained by using spin coating of the polymeric solution on Pt/Ti/SiO2/Si substrates using a rotation speed of 7600 rpm for 30 s and calcining at 600°C for 4 h. The effect of the substituint ion in the microstructure and morphology of those films was discussed through a systematic and detailed study using XRD, FTIR, micro-Raman spectroscopy, optical microscopy and atomic force microscopy (AFM); where it was verified that addition of strontium in the PT lattice resulted in decrease of avarage grain size of those films. / xvi Neste trabalho é abordada a preparação de pós cerâmicos e filmes finos de titanato de chumbo e estrôncio com concentração de estrôncio variando de 0 a 100% em mol, utilizando-se um método de síntese química, o método dos precursores poliméricos (método Pechini). Esse método permite a síntese em meio aquoso, ao ambiente, com a utilização de reagentes facilmente disponíveis. Para isto, otimizou-se as condições de síntese de modo a eliminar a presença de fases sencundárias. Os pós cerâmicos tratados termicamente em diferentes temperaturas sob atmosfera ambiente foram estudados por calorimetria diferencial exploratória (DSC), difração de raios X (DRX), espectroscopia no infravermelho (FTIR), espectroscopia micro-Raman, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia eletrônica de transmissão (MET), que permitiram a identificação das fases cristalinas, parâmetros de rede e tamanho de cristalitos. A transição de fase tetragonal para cúbica foi observada nesse sistema com o aumento da concentração de estrôncio no (Pb1-xSrx)TiO3. A fase pseudo-cúbica foi observada para x=0,5, indicando completa a solubilidade no sistema. Filmes finos foram obtidos por spin coating por deposição da solução polimérica em substratos de Pt/Ti/SiO2/Si rotacionados a 7600 rpm por 30 s e calcinação a 600°C por 4 h. Foi discutido o efeito do íon substituinte na microestrutura e morfologia desses filmes através de um estudo sistemático e detalhado utilizando-se DRX, espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), microscopia óptica e microscopia de força atômica (AFM); onde verificou-se que a introdução de estrôncio na matriz de PT resulta em uma diminuição do tamanho médio de grãos desses filmes.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseEK.pdf: 2988507 bytes, checksum: b30446bf161b0138c6c48dfead6dd99d (MD5) Previous issue date: 2006-06-22 / In the present work, it was studied the chemical composition, morphology, structure and semiconductor properties of oxide films coloured by the chemical - CHE and electrochemical processes (triangular current scan - TCS, alternating potential pulse - APP and superposition of ac and dc signals - SPS) before and after a hardening treatment. Oxide films with two distinct values of thickness (~130 nm e ~200 nm) were obtained using the CHE, TCS and APP colouration processes. The SPS process produced oxide films with only one value of thickness (~150 nm). The hardening treatment led to an increase in the thickness values of the oxide films produced by all the investigated processes (CHE, TCS, APP and SPS). Polarization curves showed that the hardening treatment also promotes enrichment in chromium oxide in the oxide films. This was supported by analyses of chemical composition obtained by Auger spectroscopy (AES) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Moreover, these analyses also showed that iron and chromium oxides mainly constitute all oxide films, before and after the hardening treatment. By other hand, images obtained by electron transmission microscopy (TEM) revealed that more compact oxide films are produced after the hardening treatment. Patterns of electron diffraction revealed that the oxide films are constituted of nanocrystalline FeCr2O4 spinel oxide, before and after the hardening treatment. The Mott-Schottky plots presented a quite complex behavior with three straight regions for all the oxide films studied. From these plots two distinct flat band potentials were obtained, being one in the passive region (-0,50 V vs. ECS) and other in the transpassive region (0.50 V vs. SCE) of the stainless steel. These flat band potentials are characteristics of iron and chromium oxides, respectively. Besides, two semiconductivity transitions were observed: transition from p-type to n-type (p-n heterojunction) at -0.50 V vs. ECS and transition from n-type to ptype at 0.0 V vs. SCE. Values of band gap energy in the range 2.94 eV - 3.49 eV were calculated assuming direct transitions only for the hardened oxide films produced by the distinct processes. / No presente trabalho, estudou-se a composição química, morfologia, estrutura e propriedades semicondutoras de filmes de óxidos coloridos pelos processos químico e eletroquímicos (varredura triangular de correntes - VTC, pulsos alternados de potenciais - PAP e superposição de sinais ac e dc - SPS) antes e após um tratamento de endurecimento. Filmes de óxidos com dois valores distintos de espessuras (~130 nm e ~200 nm) foram obtidos utilizando os processos de coloração QUI, VTC e PAP. O processo SPS produziu filmes de óxidos com apenas um valor de espessura (~150 nm). O tratamento de endurecimento levou a um aumento nos valores de espessura dos filmes de óxidos produzidos por todos os processos estudados (QUI, VTC, PAP e SPS). Curvas de polarização mostraram que o endurecimento também promove enriquecimento em óxido de cromo nos filmes de óxidos. Isto foi comprovado pelas análises de composição química obtidas pelas espectroscopias eletrônica de Auger (AES) e fotoeletrônica de raios X (XPS). Além disso, estas análises também mostraram que todos os filmes de óxidos antes e após o tratamento de endurecimento são constituídos essencialmente de óxidos de ferro e cromo. Por outro lado, imagens obtidas por microscopia eletrônica de transmissão (TEM) revelaram que filmes de óxidos mais compactos são produzidos após o tratamento de endurecimento. Padrões de difração de elétrons revelaram que os filmes de óxidos antes e após o tratamento de endurecimento são constituídos de óxidos do tipo espinélio de ferro e cromo (FeCr2O4) nanocristalinos. Os gráficos de Mott-Schottky apresentaram um comportamento bastante complexo com três regiões lineares para todos os filmes de óxidos estudados. Destes gráficos foram obtidos dois distintos potenciais de banda plana, sendo um na região passiva (-0,50 V vs. ECS) e outro na região transpassiva (0,50 V vs. ECS) do aço inoxidável. Estes potenciais de banda plana são característicos dos óxidos de ferro e cromo, respectivamente. Além disso, duas transições de semicondutividade foram observadas: transição de comportamento do tipo p para tipo n (heterojunção p-n) em -0,50 V vs. ECS e transição do comportamento do tipo n para tipo p em 0,0 V vs. ECS. Valores de energia do band gap no intervalo 2,94 eV - 3,49 eV foram calculados supondose transições diretas somente para os filmes de óxidos endurecidos produzidos pelos distintos processos.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2416.pdf: 2506784 bytes, checksum: fe06f98592c0963a94ebb27ad8bd6de0 (MD5) Previous issue date: 2009-04-30 / Universidade Federal de Sao Carlos / Dispersions composed of chitosan (CS) were obtained by the template polymerization (CS-PMAA) and ionotropic gelatinization (CS-TPP). The nanoparticles were analyzed by FT-IR analysis, particle size, zeta potential, electron microscopy (transmission and scanning), and TGA analysis. The nanoparticles obtained presented a very homogeneous morphology showing a quite uniform particles size distribution and a rather spherical shape. The particle size and zeta potential were dependent on the chitosan concentration used during the preparation method and pH. Different particles were incorporated in the hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) films in order to improve their properties. For this, a 3% HPMC (in w:v %) solution was prepared and added in this nanoparticles solutions of both syntheses. The films were characterized by mechanical (tensile, elongation and elastic modulus), barrier [water vapor (WVP) and oxygen], thickness, morphological, and thermal properties. The WVP of the control HPMC film was 0.79 g mm/kPa h m2. The WVP decreased significantly when CS-PMAA nanoparticles were incorporated to HPMC films. For example, WVP decreased to 0.64; 0.59 and 0.47 g mm/kPa h m2 for films containing 59, 82 and 110 nm, respectively. For CS-TPP nanoparticles the WVP decreased to 0.58; 0.45 and 0.33 g mm/kPa h m2 for films containing nanoparticles with 220, 110 and 85 nm, respectively. The same way, the mechanical properties of the HPMC films were strongly improved when CS nanoparticles were incorporated. In this way, HPMC films containing nanoparticles could be considered as promising materials for application in packaging for preservation of foods. / Nanopartículas formadas a partir de quitosana (QS) foram obtidas pelo método de polimerização em molde (QSPMAA) e gelatinização ionotrópica (QS-TPP). As nanopartículas foram analisadas através de análises de FT-IR, tamanho de partícula, potencial zeta, microscopias eletrônicas (transmissão e varredura) e medidas de TGA. As nanopartículas sintetizadas apresentaram morfologia homogênea, ou seja, tamanho uniforme e forma esférica. O tamanho das partículas e o potencial zeta foram dependentes da concentração de quitosana utilizada no método de preparação e do pH. As diferentes partículas foram incorporadas em filmes de hidroxipropil metilcelulose (HPMC) a fim de melhorar suas propriedades. Para isso, uma solução de HPMC com 3% m/v foi preparada e sobre esta foi adicionada solução de nanopartículas de ambas as sínteses. Nos filmes foram realizadas análises de propriedades mecânicas (tensão, elongação e módulo de elasticidade), propriedades de barreira [vapor de água (WVP) e oxigênio], análise de espessura, microscopia eletrônica de varredura e análises térmicas. O filme controle de HPMC sem nanopartícula apresenta um valor de WVP de 0,79 g mm/ kPa h m2. Com a incorporação das nanopartículas de QS-PMAA os valores de WVP do filme decrescem para 0,64; 0,59 e 0,47 g mm/ kPa h m2 com a incorporação de nanopartículas de 59; 82 e 110 nm, respectivamente. Com a incorporação de nanopartículas de QS-TPP os valores de WVP decrescem para 0,58; 0,45 e 0,33 g mm/ kPa h m2 com a incorporação de nanopartículas com 220; 110 e 85 nm, respectivamente. Da mesma forma, as propriedades mecânicas dos filmes de HPMC foram significativamente melhoradas com a inserção de nanopartículas de quitosana. Este trabalho demonstrou que os filmes contendo nanopartículas podem ser considerados como extremamente promissores para serem aplicados em embalagens na conservação de alimentos.