Este trabalho apresenta a produção e a caracterização de filmes finos produzidos a partir da técnica de RF Magnetron Sputtering. Foram produzidos filmes finos sobre substrato de silício a partir de alvos vítreos de germânio de GeO2-PbO preparados com e sem os reagentes AgNO3 e Cu2O. Foi desenvolvida metodologia adequada para a obtenção de nanopartículas em filmes finos por meio de tratamento térmico. Os filmes foram caracterizados por técnicas de perfilometria, elipsometria, Microscopia de Força Atômica (AFM), Rutherford Backscattering (RBS), Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM) e medidas elétricas para a obtenção das curvas de capacitância e corrente em função da tensão. Os valores dos índices de refração medidos ficaram em torno de 1,9, isto é, próximo do valor do alvo vítreo utilizado para as deposições. Através do AFM foi observado que a rugosidade vale-pico variou de 2 a 4 nm. Através de TEM verificou-se em todos os filmes a presença de nanopartículas metálicas e também facetas cristalinas formadas pelos próprios elementos da matriz. Pelas medidas elétricas, foram obtidos os resultados das constantes dielétricas que variaram com o tratamento térmico. Os valores variaram de 8 a 15 superando o valor do SiO2 que é de 3,9. Com todos os resultados elétricos, foi notado que o filme preparado com o reagente CU2O foi o que apresentou maior estabilidade com o tratamento térmico o que é adequado para o preparo de dispositivos MOS. Neste caso o valor obtido para a constante dielétrica foi de 14. / This work presents the production and characterization of thin films produced by the RF Magnetron Sputtering technique. There were produced thin films on silicon substrate from vitreous targets of GeO2-PbO prepared with and without AgNO3 and Cu2O reagents. It was developed adequate methodology to obtain metallic nanoparticles in thin films by means of heat treatment. The films were characterized using perfilomitry, ellipsometry, Atomic Force Microscopy (AFM), Rutherford Backscattering (RBS), Transmission Electron Microscopy (TEM) techniques and electrical measurements in order to obtain the curves of current and capacitance as a function of the voltage. The values of refractive indices were measured around 1.9 next to the value of the vitreous target used for the deposition. Through the AFM, it was observed that the valley-peak roughness varied from 2 to 4 nm. Through TEM, it was observed in all films the presence of metallic nanoparticles and also some crystalline faces formed by the elements of the matrix. With the electrical measurements, there were obtained the dielectric constants that varied with the heat treatment. The values ranged from 8 to 15 surpassing the value of SiO2 which is 3.9. With all the electric results, it was noted that the film prepared with copper was the one that presented the highest stability with the heat treatment that is appropriate for the preparation of MOS devices.

O nitreto de índio (InN) e seus derivados (como o oxi-nitreto de índio) são materiais com alta potencialidade de aplicações em dispositivos optoeletrônicos devido às suas propriedades ópticas e eletrônicas. Para o InN foi obtido originalmente um band gap em torno de 1,9 eV e, apesar deste valor aparecer com freqüência na literatura, têm se obtido valores entre 0,7 e 0,9 eV nos últimos anos para filmes depositados por MBE. Como os principais objetivos deste projeto foram a deposição e caracterização de filmes finos de nitreto de índio nanoestruturado e o desenvolvimento de um dispositivo na faixa do infravermelho, foi priorizada a obtenção destes filmes finos com band gap inferior a 1,75 eV. Os filmes de InN foram depositados através de dois métodos: deposição por sputtering e deposição assistida por feixes de íons (IBAD), métodos que permitem o controle da estequiometria e a cristalização dos filmes produzidos. Foram feitas análises de propriedades elétricas e ópticas através de técnicas como espectroscopia no infravermelho, difração por Raio-X, efeito Hall e análise de corrente em função de tensão. Os filmes produzidos por sputtering apresentaram características superiores (como resposta à luz, cristalinidade) aos filmes produzidos por IBAD. Embora o band gap resultante para os filmes depositados por ambas técnicas seja similar, outras análises como difração por Raio-X apresentaram resultados estruturais muito abaixo dos esperados para o nitreto de índio produzido por IBAD. Quando adicionado hidrogênio ao processo de deposição por sputtering, verificou-se uma melhora nas características estruturais, ópticas e elétricas do InN; o filme apresentou efeito fotoelétrico mais intenso, o que é um resultado favorável, já que ele será utilizado na fabricação de um sensor. Foram estudados também filmes finos de oxi-nitreto de índio (InNO). Esta liga ternária pertence a uma classe nova de materiais com propriedades ópticas, mecânicas e elétricas potencialmente interessantes para aplicações industriais. Numerosas propriedades do InNO, como por exemplo, índice de refração e intensidade do efeito fotoelétrico, variam de acordo com a porcentagem de oxigênio contida no filme formado. / The indium nitride (InN) and their alloys are materials with high potential for applications in optoelectronic devices due to their optical and electronic properties. The InN has a band gap around 1.9 eV, however, in literature, it appears frequently between 0.7 and 0.9 eV. The main objectives of this work were the deposition and characterization of thin films of nanostructured indium nitride and the development of a device in the infrared range. It was prioritized to obtain these thin films with band gap less than 1.75 eV. The InN films were deposited by two methods: deposition by sputtering and ion bean assisted deposition (IBAD), methods that allow control of stoichiometry and crystallization of the produced films. Were made electrical and optical analysis using techniques such as FTIR, X-ray diffraction, Hall effect and analysis IxV. The films produced by sputtering showed superior characteristics when compared with the films produced by IBAD. Although the resulting band gap for deposited films by both techniques are similar, other analysis, as X-ray diffraction, showed structural results below at expected for indium nitride produced by IBAD. When is added hydrogen to the sputtering deposition process, there was an improvement in the structural, electrical and optical properties of InN; the film presented more intense photoelectric effect, which is a good result, since it will be used in the sensor fabrication. Were also studied indium oxy-nitride thin films (InNO). This ternary alloy belongs to a new class of materials with optical, mechanical and electrical potentially interesting for industrial applications. Numerous properties of the InNO, such as the refractive index and the photoelectric effect intensity, vary according to the proportion of oxygen and nitrogen contained in the formed film.

Este trabalho tem como objetivo estudar filmes finos de polímeros semicondutores preparados a partir de dispersões coloidais de poli(3,4 etilenodioxitiofeno)/poli(estirenosulfonato de sódio) (PEDOT:PSS), submetidos a tratamentos físico-químicos para alterar as suas características morfológicas e estruturais, melhorando a condutividade elétrica e mantendo um bom nível de transmitância óptica na faixa de comprimento de onda da luz visível. Foram utilizadas no estudo duas dispersões coloidais comerciais de PEDOT:PSS, identificadas como P1 e P2. O P1 descrito pelo fornecedor como de grau condutivo (1 S.cm-1) e P2 de grau altamente condutivo (<100 ?/?). Foram produzidos filmes finos em três procedimentos diferentes e realizadas medidas de resistência elétrica e transmitância óptica. Na primeira série, os filmes foram preparados por spin-coating da dispersão coloidal original de PEDOT:PSS e seguidos pelo recozimento na estufa. Na segunda série, foi adicionado à dispersão coloidal original de PEDOT:PSS um solvente orgânico polar, o dimetilsulfóxido (DMSO), após a centrifugação, a dispersão sobrenadante foi depositada para a preparação de filmes finos como descrito na etapa anterior. Na terceira série, à parte sobrenadante da dispersão coloidal de PEDOT:PSS preparada na segunda série, foi adicionada uma solução precursora de nanopartículas de prata (Tinta Reativa de Prata) (TRP2) e a dispersão coloidal foi depositada para formar filmes finos como descrito anteriormente. As resistividades elétricas com os valores mais significativos foram de filmes de P1 e de P2 depositados a 2000 rpm. Para P1 foram observadas resistividades de 1,37 ?.cm, 0,34 ?.cm e 0,18 ?.cm, para as dispersões coloidais P1 original, P1 tratado com DMSO e P1 tratado com DMSO/TRP2, respectivamente, correspondendo a uma redução de 87% do valor da resistência elétrica da primeira para a terceira série. A transmitância óptica dos filmes a 550 nm se manteve entre 80~90% para todas as séries, nas análises por espectroscopia no UV-Vis. Para os filmes de P2, depositadas a 2000 rpm, as resistividades elétricas nos filmes foram de 0,76 ?.cm, 0,015 ?.cm e 0,0012 ?.cm, para P2 original, P2 tratado com DMSO e P2 tratado com DMSO/TRP2, respectivamente, correspondendo a uma redução de 99,8% do valor da resistência elétrica da primeira para a terceira série. O valor da transmitância óptica dos filmes a 550 nm manteve-se entre 85~90% na primeira e segunda série, entretanto para os filmes da terceira série, devido à presença da fase prata grosseira, reduziu-se para o intervalo entre 40~60%. / This work aims to study thin films of semiconducting polymers prepared from colloidal dispersions of poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/poly(styrenesulfonate) (PEDOT: PSS), submitted to physicochemical treatments in order to change their microstructural features and improve their electrical conductivity, while maintaining a good level of optical transmittance in the visible wavelength range. Two types of commercial colloidal dispersions of PEDOT:PSS were used in the study, named as P1 and P2. The P1 is described as a conductive grade (250 ?/?) and P2, highly conductive grade (<100 ?/?). Thin films were produced from colloidal dispersions through three different procedures and their electrical resistance and optical transmittance were measured. In the first series, films were prepared by spin-coating of the PEDOT: PSS pristine colloidal dispersion, followed by annealing in the oven. In the second series, to the pristine colloidal dispersion of PEDOT:PSS a polar organic solvent dimethylsulfoxide (DMSO) was added, then after centrifugation, the supernatant colloidal dispersion was deposited to form thin films as described previously. In the third series, to the supernatant colloidal dispersion of PEDOT:PSS prepared in the second series, a silver nanoparticle precursor solution (Reactive Silver Ink) (TRP2) was added and the colloidal dispersion was deposited to form thin films as described previously. Electrical resistivity with the most significant values from P1 and P2 films deposited at 2000 rpm. For the films from P1, 1.37 ?.cm, 0.34 ?.cm and 0.18 ?.cm were observed, for pristine colloidal dispersion, with DMSO and with DMSO and TRP2, respectively; corresponding to a reduction of 87% of the electrical resistance from the first to the third series. The optical transmittance of films at 550 nm, as measured by UV-Vis spectroscopy, was maintained in the range 80~90% for all series. For the films from P2, the electrical resistances were observed to vary from 0.76 ?.cm to 0.015 ?.cm and 0.0012 ?.cm, for pristine P2 colloidal dispersion, after DMSO addition and with DMSO and TRP2, respectively, corresponding to a reduction of 99.8% in the electrical resistance from the first series to the third one. The optical transmittance of films at 550 nm was observed to remain in the range 85~90% for the first and second series, while the third series, due to the massive presence of a coarse silver phase, dropped to the range 40~60%.

Atualmente, a miniaturização de dispositivos influencia muitas áreas, tais como a Química e a Engenharia Química. Essa miniaturização levou à produção de microreatores para diversos fins, entre eles a catálise. Assim, este trabalho teve como objetivo determinar a possibilidade de utilização de filmes finos metálicos para remoção de compostos orgânicos em fluxo gasoso. Para tanto, construíram-se dispositivos para uso em catálise: estes dispositivos compõem-se de microreatores, sistemas de admissão/detecção e de aquecimento, para controladamente inserir e reagir uma amostra além de detectá-la após a reação. Filme fino de cobre foi utilizado como superfície catalítica e foi obtido por via úmida, por electroless plating. Este filme foi depositado sobre silício, para testes de catálise, e em aço inoxidável, para modificação da superfície dos microreatores. Três microreatores distintos foram construídos: cavidades seladas, para testes de catálise, e duas estruturas tridimensionais, uma com microcanal longo (~1m) e outra com arranjo de cerca de 100 microcanais curtos (~ 15mm), para reação de catálise e/ou para separação de compostos orgânicos voláteis. As estruturas foram simuladas utilizando o programa FEMLAB 3.2(R) e traçadores foram utilizados para determinar o comportamento fluídico das estruturas e compará-los com a simulação. Os filmes de cobre foram analisados por microscopia óptica e de força atômica, medida de ângulo de contato, com produtos orgânicos em larga faixa de polaridade, espectroscopia de infravermelho, Raman e de fotoelétrons por Raio X. Três sistemas detecção, baseados em microbalança de quartzo, espectrometria de massas ou sistema dedicado - construído nesta tese foram usados para determinar que produtos reagem no microreator e com que eficiência há conversão de reagentes nestes reatores. O filme de cobre adsorve compostos orgânicos de modo geral, polares ou apolares, mas favorece a catálise de apenas alguns; assim n-hexano pode ser decomposto mais eficientemente que 2-propanol. A superfície do filme após catálise apresenta principalmente CuO. Todas as simulações apresentaram boa concordância com os resultados experimentais obtidos com traçadores. As estruturas, devido suas pequenas dimensões, garantem boa interação entre fluido e superfície. A cavidade selada demonstrou ser bastante adequada para testes de filme fino não só quanto à adsorção com o também quanto à catálise. A espectrometria de massas indicou que a reação com cobre forma principalmente CO2 e H2O. Para filme de cobre a taxa de conversão é de 300 g de n-hexano/mm2 de cobre/minuto na ausência de oxigênio. O canal tridimensional tem taxa de conversão de 2,5g de n-hexano/mm2 de cobre/minuto, ou seja, taxa de 100% ou próxima a isso. Resultado similar é obtido com a estrutura formada por um conjunto de canais, contudo esta apresenta maior facilidade de remoção da amostra de dentro dos canais. As estruturas aqui descritas são bastante úteis para diminuir um gap existente na área de Engenharia Química, onde dimensões macroscópicas são comuns e a miniaturização tende a produzir dispositivos maiores do que os aqui propostos. / Device miniaturization is a trend that highly impacts not only Chemistry but also Chemical Engineering fields. Due to this miniaturization, microreactors were developed for several tasks, including catalysis. Thus, the aim of this work is evaluate the use of thin metallic films for removal of organic compounds from a gaseous flow. Therefore, some microreactors, inlet/outlet and heating systems were manufactured and the whole setup was able to controledly insert a sample and detect what is left after it. Copper thin film, obtained using electroless plating, was used as catalytic surface. The thin film was deposited on silicon to evaluate catalysis properties, and on stainless steel to produce microreactors. Three microreators were manufactured: sealed cavity to catalysis tests and two three-dimensional structures, one long microchannel (~1m) and another one made by an array of 100 short (~15mm) microchannels for catalysis and/or volatile organic compounds separation. Structures were simulated using FEMLAB 3.2(R) package and tracers were used to understand the fluidic behavior and to compare with simulation results. Copper thin films were analyzed by optical and atomic force microscopy, contact angle measurements with organic compounds in a wide range of polarity, infrared, Raman and X-ray photoelectron spectroscopy. Three detection systems quartz crystal microbalance, mass spectrometry and one specialized system built for this thesis were used to determine which products leave the microreactors and what is the conversion efficiency. Copper thin film adsorbs polar and non-polar organic compounds; however, catalysis is favored only for a few. Therefore, n-hexane is efficiently decomposed but not 2-propanol. Copper surface after catalysis presents mainly CuO. All simulations show good coherence with experimental results using tracers. The structures, due to the small dimensions, assure good interaction between fluid and surface. Sealed cavity is useful not only to test adsorption on thin films but also for test catalysis. Mass spectrometry analysis indicates that catalysis on copper surface produces mainly CO2 and H2O. For copper, on the sealed cavity, conversion rate is 300g nhexane/ mm2 copper/minute in oxygen absence, that is, 100% or so. Similar results can be obtained using the microchannels; nonetheless, the channels array is more adequate for sample removal after reaction. The proposed structures are very useful to reduce the gap on device sizes that can be found in Chemical Engineering nowadays, since macroscopic equipment is common, but the miniaturization trend is for devices bigger than the ones demonstrated here.

Neste trabalho foi desenvolvido um estudo sistemático das propriedades estruturais, mecânicas e ópticas de filmes de carbeto de silício amorfo hidrogenado (a-Si1-xCx:H) produzidos pela técnica de deposição química a vapor assistida por plasma (PECVD) a baixas temperaturas (320°C), utilizando silana (SiH4) e metano (CH4) como gases precursores do silício e carbono, com a finalidade de avaliar sua aplicabilidade em processos de microfabricação. Foram depositadas duas séries de filmes de a-Si1-xCx:H, com e sem diluição de hidrogênio da mistura gasosa, variando alguns parâmetros, como potência de RF, concentração de metano e fluxo de silana. Os filmes depositados com a mistura gasosa diluída em hidrogênio apresentaram valores maiores de módulo de elasticidade, dureza, gap óptico e índice de refração, comparados com os filmes depositados sem a adição de hidrogênio; no entanto esses filmes apresentaram também valores maiores de stress residual, ocasionando deformações e em alguns casos a quebra das microestruturas fabricadas. No caso das amostras depositados sem a adição de hidrogênio na mistura gasosa, os filmes com conteúdo de carbono maior que 45% depositados com baixa densidade de potência (50 mW.cm-2) apresentaram baixos valores de stress residual compressivo (menores que 60 MPa) e, as microestruturas fabricadas com eles mostraram que o material possui uma superfície livre de defeitos e uma excelente aderência ao substrato, mostrando a viabilidade de poder utilizá-lo como material estrutural e de mascaramento em processos de microfabricação. Além disso, esses filmes são transparentes para comprimentos de onda acima de 600 nm na região visível do espectro eletromagnético, apresentando-o como um material promissório para a fabricação de guias de onda. Finalmente, com o incremento da potência de RF para 100 W na deposição do filme quase estequiométrico com a mistura gasosa não diluída em hidrogênio, conseguiu-se duplicar a taxa de deposição para aproximadamente 12 nm/min, incorporando uma maior quantidade de carbono (~57%), porém também aumento o valor do stress residual compressivo para ~267 MPa. No entanto, as estruturas suspensas fabricadas com este material não apresentaram deformações notáveis. / In this work a study of structural, mechanical and optical properties of hydrogenated amorphous silicon carbide (a-Si1-xCx:H) films, obtained by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) at low temperatures (320°C), using silane (SiH4) and methane (CH4) as a gaseous precursors of silicon and carbon, respectively is performed, intending to assess their suitability in microfabrication processes. Two series of a-Si1-xCx:H films were deposited, with and without hydrogen dilution of the gaseous mixture, varying parameters, such as RF power, methane concentration and silane flow. The films deposited with hydrogen diluted gaseous mixture showed higher values of elastic modulus, hardness, optical gap and refractive index, compared with films produced without hydrogen dilution; however these films present higher values of compressive residual stress, causing deformations and in some cases cracks in the microstructures utilizing these films as structural material. In the case of the films deposited without hydrogen dilution of the gaseous mixture, those with carbon contents higher than 45% deposited at low power densities (50 mW.cm-2) presented lower values of compressive residual stress (lower than 60 MPa), and the microstructures fabricated with these materials do not show defects in the surface and have a good adherence to the substrate, demonstrating the feasibility of using these materials as structural and masking materials in microfabrication processes. Moreover, these samples are transparent to wavelengths larger than 600 nm in the visible range of the spectrum, making it suitable to the fabrication of waveguides. Finally, with the increase in the RF power to 100 W in the deposition process without hydrogen dilution a sample close to stoichiometry presented an increase in the deposition rate to approximately 12 nm/min and in the carbon content (~57%); however the compressive residual stress also increased. In spite of that, the microstructures fabricated with this material do not show notable deformations.

O presente trabalho tem como objetivo o estudo e o desenvolvimento de dispositivos eletrônicos, para o monitoramento de gás de amônia, confeccionados com filmes ultrafinos de polianilina e ftalocianinas metálicas. Foram fabricados três diferentes tipos de sistemas: polianilina/PVS, polianilina/ftalocianina de níquel e polianilina/ftalocianina de cobre, sendo a espessura dos filmes o parâmetro de análise. Foram preparadas amostras com 10, 20 e 40 bicamadas. Os filmes foram caracterizados por profilometria e espectroscopia de absorção na faixa da radiação do UV - visível. Observou-se um aumento linear da espessura dos filmes com o aumento do número de bicamadas depositadas. Os dispositivos foram preparados a partir da deposição dos filmes ultrafinos de polianilina e ftalocianinas sobre substratos de vidro com eletrodos interdigitados de ouro evaporados termicamente. Os dispositivos foram caracterizados eletricamente por medidas de variação da resistência elétrica, em regime de corrente contínua e alternada, para diferentes concentrações de amônia. Também foi analisado o efeito da temperatura e da umidade relativa do ar na sensibilidade dos dispositivos. Todas as estruturas apresentaram uma dependência direta do valor da resistência elétrica com a concentração de amônia. Os dispositivos baseados em filmes de polianilina e ftalocianina de níquel apresentaram a menor variação do valor de resistência elétrica com a umidade relativa do ar. Esta característica é bastante desejável já que os ambientes nos quais se pretende utilizar este tipo de dispositivo para de monitoramento do gás de amônia, pode sofrer grandes variações no valor da umidade relativa do ar, como é o caso de granjas em geral. / The aim of this work is the study and development of electronic devices for ammonia gas monitoring based on polyaniline and metal phthalocyanines ultrathin films. It was produced three different systems: polyaniline/PVS, polyaniline/nickel phthalocyanine of and polyaniline/copper phthalocyanine and the analysis parameter of the films is the thickness. Samples were prepared with 10, 20 and 40 bilayers. The films were characterized by profilometry and spectroscopy of absorption of radiation in the range of UV-visible. There was a linear increase the thickness of the films with the increase in the number of deposited bilayers. The devices were prepared from the deposition of polyaniline and ftalocianines ultrathin films on glass substrates with interdigited electrodes of gold evaporated thermally. The devices were prepared from the polyaniline and phthalocyanine deposition of ultrathin films over glass substrates with gold interdigited electrodes. The devices were characterized electrically by measures of variation of electrical resistance, under the direct current and alternating, for different concentrations of ammonia. It was also examined the effect of temperature and relative humidity of the air in the sensitivity of the devices. All structures had a direct dependence of the value of the electrical resistance with the ammonia concentration. Devices based on films of polyaniline and nickel phthalocyanine of had the slightest variation in the amount of electrical resistance with the relative humidity. This feature is desirable because the environments in which it intends to use this type of device for tracking of ammonia gas, may undergo major changes in the value of the relative humidity of the air, such as poultry houses in general.

Neste trabalho foram crescidos filmes finos de oxinitreto de silício (SiOxNy) por processamento térmico rápido (RTP) utilizando um forno térmico convencional adaptado, objetivando fabricar células solares MOS com baixo custo agregado e bom rendimento de conversão de baixas intensidades luminosas em energia elétrica de forma reprodutível. A receita de oxinitretação otimizada foi desenvolvida em ambiente misto de 5N2:1O2 na temperatura de 850°C para tempos de processo, na faixa de 10 a 80s seguido por uma passivação em 2L/min de N2 por 80s. Os dielétricos crescidos foram caracterizados fisicamente quanto à espessura (entre 1,50 e 2,95nm), à microrugosidade (<0,95nmRMS) e à concentração de nitrogênio (1,0-2,1%atm). As características de tunelamento foram investigadas em capacitores MOS e apontaram para a existência de armadilhas interfaciais do tipo K capazes de armazenar cargas positivas. Nas células solares MOS, a corrente de fundo foi característica para todos os processos de oxinitretação empregados (~0,5-2µA/cm2) e apresentaram níveis de resposta à luz incidente na faixa de 1 a 8mA/cm2 compatível com aplicações de conversão de energia em ambientes internos e externos (energy harvesting). A característica densidade de corrente x tensão de porta (JxVG) das células solares apresentou um comportamento aproximadamente linear desde a densidade de corrente de curto-circuito (JSC) até a tensão de curto-circuito (VOC) implicando em potência gerada máximas (PGmáx) de até centenas de µA/cm2 para VG ? VOC/2 para uma ampla faixa de intensidade radiante incidente (11,8 - 105,7mW/cm2) alcançando rendimentos de conversão de até 5,5%. / In this work, silicon oxynitrides (SiOxNy) were grown by means of a homemade Rapid Thermal Processing (RTP). The goal was to manufacture MOS solar cells with a reduced price and reasonable light conversion efficiency for low light intensity. The optimized oxidation recipe consisted of using an environment with gas mixture of 5N2:1O2 at a temperature of 850°C and different processing times in the range of 10 to 80s followed by a passivation step in ultrapure N2 (2L/min) at the same temperature of 850oC for 80s. The oxynitrides were grown with thickness in the range of 1.50 to 2.95nm with surface microroughness lower than 0.95nmRMS and nitrogen concentration in the range of 1.0 to 2.1%atm. The tunneling characteristics were studied with the aid of MOS capacitor and K-type interfacial traps related to Si(p)/Si?N structure were detected positively charged for VG > 0. The background current in the MOS solar cells (~0.5-2µA/cm2) were similar for all samples and the current response to the incident light was in the range of 1 to 8mA/cm2, which is compatible with energy conversion for indoor and outdoor environments (energy harvesting). The current density x gate voltage (JxVG) characteristics of the MOS solar cells presented a nearly linear behavior since the short-circuit current density (JSC) till to the open circuit voltage (VOC) so that the maximum generated power was of hundreds of µA/cm2 for VG ? VOC/2 for a large range of radiant intensities (11.8 - 105.7 mW/cm2) and achieving efficiency conversion up to 5.5%.

Superfícies de silício (100) foram inicialmente pré-ativadas em uma solução diluída de ácido fluorídrico contendo PdCl2. Após essa etapa, filmes finos de Cu-Ni-P foram quimicamente depositados utilizando-se um banho químico contendo 15g/l NiSO4.6H2O; 0.2 g/l CuSO4.5H2O; 15 g/l Na2HPO2.H2O e 60 g/l Na3C6H5O7.2H2O na temperatura de 80ºC onde foi adicionado NH4OH até que o pH da solução atingisse 8,0. Foi observado que as porcentagens estequiométricas de Ni e Cu variaram substancialmente no intervalo de 1 a 3min, e se tornaram praticamente estáveis em 50% e 35%, respectivamente, quando o tempo de deposição foi superior a 3min. Além disso, a porcentagem de P permaneceu quase constante em torno de 17-18% para todos os tempos de deposição. A distribuição de alturas nas imagens FE-SEM resultou bimodal para tempos na faixa de 1 e 3min onde a predominância do modo de maior altura aumentou substancialmente para o tempo de 3min. Tal fato serviu para corroborar a evolução da morfologia superficial de grãos menores com diâmetros na faixa de 0,02 a 0,1µm, predominantemente compostos de Ni, para grãos maiores, na faixa de 0,1 a 0,3µm e predominantemente compostos de Cu. Após um recozimento a 100oC durante 10min em ambiente 20%O2+80%N2, observou-se uma mudança na morfologia superficial em que os aglomerados de fósforo (Po) desapareceram enquanto que os grãos que compunham a imagem não mudaram substancialmente de tamanho após o recozimento. Apesar do desaparecimento dos aglomerados, a concentração de fósforo ainda apresentou valor semelhante ao valor de antes do recozimento (~17-18%). As análises de difração de raios X (XRD) indicaram o aparecimento de um pico de difração alargado ao redor de 22,6º característico de óxido de fósforo (P2O5) com estrutura vítrea amorfa significando que o fósforo em estado puro foi transformado na sua forma oxidada. Por outro lado, picos substancialmente menos intensos de NiO, Ni3P e Si5P6O25 foram observados. Verificou-se também para os filmes recozidos em N2+O2 que a resistividade aumentou para todos os tempos de deposição e o poder termoelétrico medido resultou quase independente do tempo de deposição e, portanto, foi quase independente da espessura do filme para as diferentes temperaturas medidas na faixa de 40 a 120ºC. / Silicon surfaces (100) were initially pre-activated in a diluted hydrofluoric acid solution containing PdCl2. After this step, Cu-Ni-P thin films were chemically deposited using a chemical bath containing 15g/l NiSO4.6H2O; 0.2 g/l CuSO4.5H2O; 15 g/l Na2HPO2.H2O e 60 g/l Na3C6H5O7.2H2O at the temperature of 80°C where NH4OH was added until the pH of the solution reached 8.0. It was observed that the stoichiometric percentages of Ni and Cu varied substantially for deposition time in the range of 1 to 3min, and became practically invariant at 50% and 35%, respectively, when the deposition time was greater than 3min. In addition, the percentage of P remained almost constant at around 17-18% for all the deposition times. The distribution of heights in the FE-SEM images resulted bimodal for times in the range of 1 and 3min where the predominance of the higher average height mode increased substantially for the time of 3min. This fact allowed one to corroborate the superficial morphology passing from smaller grains with diameters in the range of 0.02 to 0.1µm, predominantly composed of Ni to larger grains in the range of 0.1 to 0.3µm with Cu predominant composition. After an annealing at 100°C for 10min in a 20%O2+80%N2 environment, the phosphorus (Po) agglomerates disappeared while the size of the grains did not change substantially after the annealing. Despite the disappearance of the agglomerates, the phosphorus concentration still remained unchanged (~ 17-18%). X-ray diffraction (XRD) analysis showed a broad diffraction peak around 22.6º, which is characteristic of an amorphous vitreous structure (P2O5). In addition, substantially less intense peaks showing small amounts of NiO, Ni3P and Si5P6O25 were observed. It was also verified for the N2+O2 annealed films that the resistivity increased for practically all the deposition times and the measured thermoelectric power was almost independent of the deposition time and, therefore, was also independent of the film thickness for the various temperatures in the range from 40 to 120ºC.

No presente trabalho foram obtidos e caracterizados filmes finos de SnO2 e SnO2:Sb preparados pelo processo sol-gel. Estes filmes foram estudados através da influência do número de camadas nas suas propriedades ótico-eletroquímicas. Foi observado que a densidade de carga para um filme de SnO2:Sb de 5 camadas foi de 40 mC/cm2, tornando-se um excelente candidato como contra-eletrodo para aplicação em janelas eletrocrômicas. Os filmes de SnO2 e SnO2:Sb também foram estudados utilizando técnicas eletroquímicas: cronoamperometria e voltametria cíclica cujo o enfoque na análise foi o de intercalação de lítio em função da carga inserida. As medidas de transmissão ótica na região de ultravioletainfravermelho próximo revelaram que estes filmes possuem leve coloração azul, evidenciadas pela mudança do espectro UV-Vis em 8% entre estado colorido e descolorido; Por espectroscopia no infravermelho dos sóis, foi possível observar bandas características dos grupos de moléculas presentes em alcóxido, confirmando a formação do alcóxido de estanho enquanto dos precipitados apenas evidências da formação do óxido de estanho. As morfologias dos filmes estudadas por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Microscopia de Força Atômica (AFM) demonstraram que o filme apresenta pequenos riscos, provavelmente devido a presença de Sb, e por AFM obtidas informações da rugosidade e do tamanho de grão, sendo estes valores de 100 nm e 104 nm respectivamente. A partir do espectro do filme por EDX foi possível confirmar a presença de estanho e antimônio nos filmes. A estrutura dos xerogéis e dos sóis para deposição dos filmes estudada por difração de raios-X é a casseterite. Por fim Análises Térmicas (DSC/TGA) demonstram que à 60oC um pico endotérmico correspondendo à liberação de água e uma perda da massa de 6,3 %, e na faixa de 450C um pequeno aumento da linha de base no sentido exotérmico atribuído a cristalização do SnO2:Sb na fase casseterite, com perda de massa de 33%. / In this study were obtained and characterized thin films of SnO2 and SnO2: Sb prepared by the sol-gel process. These films were studied through the influence of the number of layers in its optical-electrochemical properties. It was observed that the density of charge for a film of SnO2: Sb, 5 layers was 40 mC/cm2, making it an excellent candidate as counter-electrode for use in electrochromic windows. The films of SnO2 and SnO2: Sb also were studied using electrochemical techniques: chronoamperometry and cyclic voltammetry with a focus on analysis of intercalation of lithium according to load inserted. Measures of optical transmission in the ultraviolet region of near-infrared revealed that these films have light blue colour, highlighted by the changing spectrum of UV-Vis by 8% between state and colorful discolour; In the infrared spectroscopy, in solution has been possible to see bands characteristics groups of molecules present in alkoxide, confirming the formation of alkoxide of tin while the precipitated only evidence of the formation formation of tin oxide. The morphologies of the films studied by Scanning Electron Microscopy (SEM) and Atomic Force Microscopy (AFM) showed that the film presents little risk, probably because the presence of Sb, and the information obtained by the AFM roughness and the size of grain, and these values of 100 nm and 104 nm respectively. From the spectrum of the film by EDX were unable to confirm the presence of tin and antimony in the films. The structure of xerogel and solution for deposition of films studied by X-rays diffraction is the cassiterite. Finally Thermal Analysis (DSC / TGA) show that the 60oC a peak endothermical corresponding to the release of water and a loss of the mass of 6.3%, and in the 450ºC a small increase from baseline in the sense attributed range of exothermically the crystallization of SnO2:Sb during casseterite, with mass loss of 33%.

O presente trabalho apresenta a produção e a investigação das propriedades ópticas de guias de onda vítreos baseados no sistema PbO-GeO2, codopados com íons de érbio de itérbio e contendo nanopartículas metálicas de ouro e prata, para aplicações como dispositivos fotônicos na terceira janela de telecomunicações (1530 nm). Os guias de onda foram obtidos por meio de processos convencionais utilizados em microeletrônica usando a técnica RF Magnetron Sputtering para deposição do material sobre uma estrutura do tipo PEDESTAL. Os primeiros guias produzidos apresentaram irregularidades laterais próximas ao núcleo que contribuíram para o aumento das perdas. Mudanças no processo de fabricação como a diminuição da espessura da máscara de cromo usada para a corrosão do SiO2, etapa adicional para a corrosão e a diminuição da espessura do guia de onda proporcionaram redução das perdas por propagação e aumento do ganho óptico em ~50% estimado em 6,0 dB/cm, em 1530 nm, para um guia de onda de 80 µm de largura. Entretanto, as dificuldades para medir guias com menores larguras levaram-nos a produzir guia de onda PEDESTAL utilizando SiO2 como máscara de corrosão do silício que permitiram redução significativa das irregularidades lateral; neste caso foi possível medir a perda e o ganho em guias com largura de até 1 µm. Acrescenta-se que guias de 6 µm tiveram aumento do ganho em 50% na presença de nanopartículas de ouro, atingindo 7,5 dB/cm para potência de bombeamento de 60 mW, portanto inferior à utilizada para o caso do guia sem nanopartículas de ouro, cuja saturação do ganho ocorreu em 100 mW. Guias com nanopartículas de prata foram também produzidos, obtendo-se ganho máximo de 4,0 dB/cm para um guia de 80 µm. Os resultados obtidos nos guias de onda PbO-GeO2 codopados com Er3+ e Yb3+ são promissores e mostram possibilidade de aplicação dos guias de onda como amplificadores ópticos na terceira janela de telecomunicações. / This work presents the production and investigation of optical properties of erbium and ytterbium ions codoped PbO-GeO2 waveguides, containing metallic nanoparticles (NPs), for applications as photonic devices in the third window Telecommunications (1530 nm). The waveguides were obtained by microelectronics conventional processes and by RF Magnetron Sputtering technique using a pedestal type structure. The first pedestal waveguides presented irregulaties, in the lateral region, that contributed to the propagations losses enhancement. Changes in the fabrication process, as the decrease of the chromium used for SiO2 corrosion, additional step for the etching and decrease of the waveguide thickness provided reduction of the propagation losses and enhancement of the optical gain of about 50%; so we obtained 6.0 dB/ cm, at 1530 nm, for 80 µm waveguide width. The difficulty to measure waveguides with smaller width lead us to develop PEDESTAL waveguides using SiO2 as silicon mask for corrosion enabled the decrease of the roughness nearby the core. In this case it was possible to measure propagation losses and gain for waveguides width of 1 µm. It was obtained enhancement of 50 % for the waveguides with 6 µm width in the presence of gold NPs and the result was 7.5 dB/cm at 60 mW pumping power; for the case of the waveguide without gold NPs gain saturation occurred at 100 mW. Waveguides with silver NPs were also produced and the maximum gain was of 4.0 dB/cm for 80 µm. These results show the possibility of using Er3+and Yb3+ codoped PbO-GeO2 pedestal type waveguides as optical amplifiers in the third telecommunications window.