O presente trabalho possui como objetivo o estudo das propriedades dos filmes finos amorfos para aplicações em dispositivos fotônicos. Foram produzidos, por meio da técnica sputtering, filmes finos de telureto BWT, a partir de alvos cerâmicos com composição em peso de 54,6 TeO2 - 22,6 WO3 - 22,8 Bi2O3. A escolha dos vidros BWT se deve às qualidades elétricas e ópticas dos teluretos. Filmes com nanopartículas de ouro foram produzidos e a nucleação das nanopartículas se deu por tratamento térmico. Os filmes produzidos foram caracterizados pelas técnicas de elipsometria, perfilometria, espectrometria de fluorescência de raios-X por energia dispersiva, difração de raios-X, transmissão, absorção e microscopia eletrônica de transmissão e de varredura. Como etapa, final foram produzidos guias de onda do tipo rib por meio de procedimentos de corrosão e litografia, a fim de que fossem testados guiamentos de luz em 632,8 nm e em 1050 nm. Foram usados diferentes fluxos de SF6 para corrosão dos filmes, resultando em guias de diferentes valores de h_core. Os guias com h_core de 63 e 82 nm apresentaram perda de no máximo 3,5 dB/cm para guiamento em 632,8 e 1050 nm em guias com larguras que variaram de 6 a 10 m. As simulações realizadas mostraram guiamento multímodo para todos os casos. O material BWT é, portanto, promissor para aplicações em dispositivos fotônicos. / The objective of this present work is study the properties of amorphous thin films for applications in photonic devices. Thin films of tellurite BWT were produced by sputtering technique using targets whose compositions in weight are 54.6 TeO2 - 22.6 WO3 - 22.8 Bi2O3. BWT was chosen due to the electrical and optical properties of tellurite. Films with gold nanoparticles were produced and the nucleation of the nanoparticles was obtained by heat treatment. Films were characterized by the techniques of elipsometry, perfilometry, energy dispersive X-ray spectroscopy, X-ray diffraction, absorption, transmission, scanning electronic and transmission electronic microscopies. The final step was production of BWT rib waveguides using lithography and reactive-ion etching in order to test light guiding at 632.8 nm and 1050 nm. BWT rib waveguides were produced, using different flux of SF6 for the etching, resulting in waveguides with different values of h_core. Waveguides with 63 and 82 nm of h_core presented maximum loss of 3,5 dB/cm at 632.8 nm and 1050 nm wavelengths in guides with widths ranging from 6 to 10 m. All simulations showed multimode guiding. The BWT material is a potential candidate for applications in photonic devices.

Este trabalho experimental trata da caracterização de filmes sol-gel por elipsometria. A caracterização é um procedimento importante na determinação das propriedades físico-químicas de qualquer material como, por exemplo, filmes finos sol-gel. É possível produzir materiais de natureza diversa (vítreos, cerâmicos e cristalinos) pela técnica sol-gel. A elipsometria, por sua vez, é uma técnica recente na determinação do índice de refração complexo de um material. Os seus fundamentos teóricos tratam da natureza da luz polarizada e sua propagação através de um sistema ótico. No decorrer do trabalho, estes princípios possibilitarão descrever os sistemas óticos utilizados na parte experimental. Os filmes finos têm propriedades óticas e mecânicas que podem diferir bastante daquelas encontradas em certo volume do material. A análise das suas propriedades é feita através das medidas dos seguintes parâmetros: espessura, índice de refração e perfil de tensões. Um dos objetivos deste trabalho foi à observação da evolução das propriedades óticas e mecânicas durante o processo de densificação. Os filmes caracterizados são de sílica (SiO2), depositados sobre três tipos de substratos: vidro comum, sílica fundida, e silício. A caracterização deste material durante o processo de densificação térmica é dividida nas seguintes etapas: a) evolução estrutural através da medida da espessura, b) análise das porosidades pelo espectro do índice de refração, c) determinação das tensões. Como conseqüência, a montagem de um microelipsômetro que mede retardações óticas de filmes finos fez-se necessária e foi realizada durante este trabalho. A sua calibração é possível pela técnica de elipsometria nula. Assim sendo, pode-se especificar o equipamento, bem como aplicá-lo em diversas situações como: a) determinação do estado tênsil ou compreensivo de filmes de CeO2-TiO2; b) determinar tensões em filmes de sílica, c) análise de defeitos em filmes de um óxido misto de SnO2 In2O3(ITO). / This is an experimental work about the characterization of thin sol-gel films by ellipsometry. The characterization is an important procedure on determining the physical-chemical properties of many materials such as thin films produced by the sol-gel process. It is possible to produce several kinds of materials (vitreous, ceramic and crist.alline) by using the sol-gel process. The elipsometry, itself is a new technique for the determination of the complex refractive index of a material. Its theoretical principles concern about the nature of the polarized light, and its propagation through an optical system. These principles will be used to describe the optical systems of the experimental procedure along this work. The thin films have optical and mechanical properties that can strongly differ from those found for the material at bulk form. The analwses of these properties is carried out by the measurement of the following parameters: thickness, refractive index and stress profile. One of the goals of this work is to observe the evolution of the optical and mechanical properties during the densification process. The characterized films are of silica (SiO2) deposited on three kinds of substrate: ordinary glass, vitreous silica and single crystal silicon. The characterization of this material during the densification process is divided in t.he following steps: a ) structural evolution by thickness mesurement; b ) porosity study by refractive index spectrum; c) stress determination. As a consequence of this characterization, it was constructed, along the work, a microellipsometer which measures thin film retardation. Its calibration is possible by using the null ellipsometry technique. In this way, the equipment can be specified and applied to different situations such as: a) determination of the stress or compressive state for CeO2-TiO2; b ) stress measurements of silica films; c ) defect st.udy of ITO films SnO2 In2O3.

Orientador: Jose Alexandre Diniz / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e Computação / Made available in DSpace on 2018-08-12T04:29:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barros_AngelicaDenardide_M.pdf: 3382435 bytes, checksum: 06e6858052deff3336f5e44a60b55e08 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O presente trabalho tem como objetivo a caracterização de filmes finos de óxido de titânio para aplicação em transistores de efeito de campo sensíveis a íons, do inglês ion sensitive field effect transistors (ISFETs). Para isso, filmes finos de titânio de diferentes espessuras foram depositados através de uma evaporadora por feixe de elétrons sobre substrato de silício. Posteriormente, estes filmes foram oxidados e recozidos utilizando diferentes temperaturas através de um forno de processamento térmico rápido, do inglês rapid thermal process (RTP). Os filmes de óxido de titânio (TiOx) foram então caracterizados de forma estrutural através das técnicas Elipsometria, Espectroscopia Infravermelho, Espectroscopia RAMAN, Microscopia de Força Atômica e Espectroscopia de Retroespalhamento Rutheford. Dependendo da temperatura do patamar de tratamento térmico, foram obtidos filmes com diferentes concentrações de oxigênio, o que influenciou na espessura final, no índice de refração, na rugosidade da superfície e nos contornos de grão da superfície dos filmes. Através da caracterização estrutural foi possível verificar a formação de filmes de TiOx compostos principalmente da estrutura cristalina rutilo do TiO2, mas que também apresentaram a estrutura cristalina anatase, além da formação de uma fina camada de Ti2O3 e SiO2 entre o substrato de silício e o filme de TiOx. A caracterização elétrica realizada através da análise das curvas I-V e C-V, obtidas a partir de capacitores confeccionados através da deposição de eletrodos de aluminio (Al/Si/TiOx/Al), demostraram a obtenção de dielétricos de boa qualidade com valores de constante dielétrica entre 12 e 33, densidade de carga na interface da ordem de 1010/cm2 e densidade de corrente de fuga entre 1 e 10-4 A/cm2. Transistores de efeito de campo foram confeccionados para a obtenção de curvas IDxVDS e log IDxTensão. Foi encontrado valor de tensão de Early igual a -1629V, resistência de saída, ROUT, igual a 215MO e slope de 100mV/dec para o dielétrico de TiOx obtido com tratamento térmico em 960°C. O filme de TiOx tratado térmicamente em 600°C foi testado como sensor através de medidas C-V adaptadas e apresentou deslocamento da VFB em função da variação do pH da solução testada, apresentando potencial como sensor de pH. / Abstract: This work presents the characterization of thin titanium oxide films as potential dielectric to be applied in ion sensitive field effect transistors. The films were obtained through rapid thermal oxidation and annealing of titanium thin films of different thicknesses deposited by Ebeam evaporation on silicon wafers. These films were analyzed by Ellipsometry, Infrared Spectroscopy, Raman Spectroscopy, Atomic Force Microscopy and Rutherford Backscattering Spectroscopy. The final thicknesses of the thin films, roughness, surface grain countors, refractive indexes and oxigen concentration depend on the oxidation and annealing temperature. Structural characterization showed the presence of other oxides such Ti2O3, an interfacial SiO2 layer between the dielectric and the substrate and the anatase crystalline phase of TiO2 films besides the mainly found crystalline phase rutile. Electrical characterizations were obtained through I-V and C-V curves of Al/Si/TiOx/Al capacitors. These curves showed that the films had high dielectric constants between 12 and 33, interface charge density about 1010/cm2 and leakage current density about 1 and 10-4 A/cm2. Field effect transistors were made in order to analyze IDxVDS and log IDxBias curves. Early tension value of -1629V, ROUT value of 215MO and slope of 100mV/dec were calculated for the TiOx thin film thermally treated with 960°C. The TiOx thin film thermally treated with 600°C was successfully tested as pH sensor through adapted C-V measurements, which showed shifts in the VFB according to the H+ concentration in tested solutions. / Mestrado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Vitor Baranauskas / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-12T10:05:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Zanin_HudsonGiovani_M.pdf: 3301666 bytes, checksum: 22536873a4dfcbe671296b78145e6dda (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Foi projetado e construído um reator para sintetização de filmes diamantíferos tubulares, por processo de deposição química a partir da fase vapor assistido por filamentos quentes (também conhecido como processo HFCVD - "Hot Filament assisted Chemical Vapor Deposition"). Obtiveram-se filmes de alta homogeneidade com a manutenção do substrato em rotação durante o crescimento. O torque para a rotação ocorre por acoplamento magnético de ímãs posicionados no suporte do substrato e ímãs montados em sistema externo ao reator, mantidos em rotação por um pequeno motor elétrico. Os materiais usados como substratos poderão ter secção de corte transversal circular, quadrada, triangular ou outra qualquer. No caso dos substratos serem ocos (caso mais comum) a temperatura é medida no interior do substrato durante o crescimento, sendo útil para determinar o tipo de material diamantífero que se pretende sintetizar: diamante, DLC (Diamond Like Carbon), carbono amorfo, diamante micro e nanocristalino, etc. São apresentados resultados de crescimento de filmes sobre tubos cilíndricos de quartzo e análise dos mesmos por microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia Raman. / Abstract: A hot-filament chemical vapor deposition system was designed and built to grow diamond thin films. This system fed with ethanol highly diluted in hydrogen was employed to deposited diamond layers onto quartz tubes with diameters of 6 mm and length of 10 cm. High uniformity microcrystalline diamond films were obtained thanks the maintenance of the substrate in rotation during growth process. The rotation of the substrate was carried out by magnetic coupling of magnets positioned into support of the substrate and magnets mounted in the system held in rotation by a small electric motor outside of the reactor. The temperature of the substrates was measured inside of them during the growth process. The control of the temperature is useful to determine the type of material that is intended to synthesize: micro and nanodiamond, Diamond Like Carbon (DLC), amorphous carbon and so on. This work presents the results of these growths and their characterization by scanning electron microscopy and Raman spectroscopy. / Mestrado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Marisa Masumi Beppu / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-12T12:02:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nogueira_GriniaMichelle_D.pdf: 10640071 bytes, checksum: 8b97ea00f684c6df573ea7e1ab6cc530 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Hidrogéis e filmes de fibroína de seda foram preparados e caracterizados com o objetivo de avaliar sua potencial aplicação no campo de biomateriais. Hidrogéis foram obtidos durante a etapa de diálise da solução de fibroína de seda e suas propriedades físicas, químicas, citotoxicidade e potencial de calcificação in vitro foram determinados. Esses materiais apresentaram estrutura tridimensional porosa com resistência mecânica à compressão relativamente alta e grande potencial de calcificar in vitro, sendo possíveis candidatos à aplicação na área de regeneração óssea. Filmes de fibroína de seda com quitosana foram preparados utilizando-se a técnica "Layer-by-Layer". Com esta técnica, foi possível depositar filmes anisotrópicos, com fibras alinhadas na superfície de substratos de silício. Como os biopolímeros em estudo são conhecidamente biocompatíveis, o alinhamento de fibras na superfície do substrato poderia ser explorado como um meio de guiar a adesão e proliferação celular ou ainda agregar resistência mecânica a outros filmes poliméricos. Filmes de fibroína de seda foram também empregados para recobrir pericárdio bovino utilizado na fabricação de válvulas cardíacas. Amostras recobertas com fibroína de seda foram avaliadas quanto à sua propensão à calcificação in vitro e os filmes foram testados quanto a sua citotoxicidade e potencial de adesão e crescimento de células endoteliais. Os resultados indicaram que filmes de fibroína de seda não apresentam citotoxicidade, são compatíveis com células endoteliais e não induzem a calcificação do pericárdio bovino recoberto durante os testes in vitro. Assim, o recobrimento com fibroína de seda pode ser uma alternativa de tratamento do pericárdio bovino para funcionalização da sua superfície. Dos resultados apresentados, concluiu-se que tanto hidrogéis como filmes derivados de fibroína de seda podem ser aplicados no campo de biomateriais, sejam como matrizes para reconstituição óssea, ou filmes para recobrimento e funcionalização da superfície de materiais. / Abstract: Silk fibroin hydrogels and films were prepared and characterized in order to investigate their potential application in the biomaterials field. The hydrogels were obtained during the dialysis step and their physical and chemical characteristics, cell toxicity and compatibility and potential to calcify in vitro were investigated. Those materials presented a porous tridimensional structure, mechanical strength and ability to deposit calcium phosphate crystals during in vitro calcification tests; therefore, silk fibroin hydrogels can probably be used in the bone regeneration field. Silk fibroin films were obtained by using the Layer-by-Layer technique. Bidirectional alignment of silk fibroin fibers was designed by adjusting the substrate position during the dipping process. A potential application to films with alignment of fibers is to guide cell adhesion and proliferation, since the biopolymers used to build the films are known as biocompatible materials. Silk fibroin films were also used to coat bovine pericardium used to fabricate cardiac valves. The coated samples were characterized by in vitro calcification tests and biocompatibility of silk fibroin films was evaluated by citotoxicity tests and their ability to adhere and grow of endothelial cells. The results showed that silk fibroin films are biocompatible and do not induce calcification during in vitro calcification tests, being suitable to coatand functionalize bovine pericardium surface. From the presented results, it can be concluded that silk fibroin hydrogels and films are suitable materials to be explored in the biomaterials field, for bone regeneration or biomaterials surface coating. / Doutorado / Engenharia de Processos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Ioshiaki Doi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-26T04:10:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moreira_MilenadeAlbuquerque_D.pdf: 14247893 bytes, checksum: d1c3fea8288827b46285a590dc311de4 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Os requisitos do mercado consumidor de dispositivos de alta frequência têm sido cada vez mais exigentes nas últimas décadas. Assim, é necessária uma melhoria contínua no desempenho dos dispositivos a fim de atender a estes requisitos. Numa visão macro, alterações no desenho dos dispositivos podem resultar em melhoria de desempenho. Em uma visão micro, as propriedades físicas dos materiais que compõem os dispositivos têm uma forte influência no desempenho final dos mesmos. No caso de dispositivos de alta frequência baseados em materiais piezoelétricos, uma forma natural de melhorar o seu desempenho é através da melhoria das propriedades da camada piezoelétrica. O material piezoelétrico estudado neste trabalho é o Nitreto de Alumínio (AlN), o qual destaca-se entre outros materiais piezoelétricos devido à sua combinação única de propriedades. Esta tese apresenta o resultado de estudos experimentais na síntese de filmes finos de AlN tendo em vista aplicações em altas frequências, microeletrônica e sensores. O principal objetivo desta tese é a melhoria nas propriedades funcionais do AlN para melhor atender aos requisitos das aplicações em questão. Isto é obtido através do controle cuidadoso da estrutura, textura cristalográfica e composição do filme. As propriedades piezoelétricas dos filmes de AlN foram melhoradas através da dopagem dos filmes com Sc. Amostras com diferentes concentrações de Sc foram fabricadas e analisadas, e o valor do coeficiente de acoplamento eletromagnético (kt2) foi duplicado ao adicionar 15 % de Sc aos filmes de AlN. O aumento no valor de kt2 é desejável uma vez que pode diminuir as restrições no projeto de dispositivos de alta frequência. Neste trabalho é proposta também uma nova configuração experimental com o objetivo de obter um melhor controle na deposição de filmes de AlN inclinados no eixo-c. Filmes com uniformidade em espessura e inclinação foram obtidos ao utilizar-se a referida configuração experimental. Filmes com tais características são aplicáveis em sensores baseados em dispositivos eletroacústicos operando em meio líquido/viscoso. Foram também realizados estudos com o objetivo de obter filmes de AlN orientados no eixo-c e depositados diretamente sobre substratos de Si e a temperaturas reduzidas. A técnica de deposição utilizada foi HiPIMS e os resultados indicam melhorias significativas na textura dos filmes quando comparados com o processo de deposição convencional por corrente-direta pulsada / Abstract: The requirements of the consumer market on high frequency devices have been more and more demanding over the last decades. Thus, a continuing enhancement of the devices¿ performance is required in order to meet these demands. In a macro view, changing the design of the device can result in an improvement of its performance. In a micro view, the physical properties of the device materials have a strong influence on its final performance. In the case of high frequency devices based on piezoelectric materials, a natural way to improve their performance is through the improvement of the properties of the piezoelectric layer. The piezoelectric material studied in this work is AlN, which is an outstanding material among other piezoelectric materials due to its unique combination of material properties. This thesis presents results from experimental studies on the synthesis of AlN thin films in view of telecom, microelectronic and sensor applications. The main objective of the thesis is to custom design the functional properties of AlN to best suit these for the specific application in mind. This is achieved through careful control of the crystallographic structure and texture as well as film composition. The piezoelectric properties of AlN films were enhanced by doping with Sc. Films with different Sc concentrations were fabricated and analyzed, and the coupling coefficient (kt2) was enhanced a factor of two by adding 15 % of Sc to the AlN films. The enhancement of kt2 is of interest since it can contribute to a more relaxed design of high frequency devices. Further, in order to obtain better deposition control of c-axis tilted AlN films, a new experimental setup were proposed. When this novel setup was used, films with well-defined thicknesses and tilt uniformity were achieved. Films with such characteristics are very favorable to use in sensors based on electroacoustic devices operating in viscous media. Studies were also performed in order to obtain c-axis oriented AlN films deposited directly on Si substrates at reduced temperatures. The deposition technique used was HiPIMS, and the results indicated significant improvements in the film texture when comparing to the conventional Pulsed DC deposition process / Doutorado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Doutora em Engenharia Elétrica

Orientador: Edison Zacarias da Silva / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-23T16:18:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pereira_ZennerSilva_D.pdf: 11614247 bytes, checksum: d882692dfdab010e889cb1717d250a1f (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Nas últimas décadas uma geração de nanodispositivos foi desenvolvida. Estes dispositivos nanoeletrônicos são fabricados por novas técnicas fundamentadas em física, química e engenharia. Muitos desses nanomateriais têm suas propriedades físicas alteradas pelo efeito de tamanho, por causa desses novos efeitos é importante entender como estes dispositivos trabalham propriamente a fim de encontrarmos formas de obter novas aplicações baseadas nestes novos efeitos. Nanofios metálicos estão sendo largamente estudados tanto teoricamente como experimentalmente. Recentemente uma nova possibilidade de soldagem foi mostrada experimentalmente entre nanofios de ouro em temperatura ambiente, sem necessidade de aplicação de calor adicional e com baixa pressão, chamada de solda fria (cold welding). Usando Dinâmica Molecular (MD) com potenciais efetivos, nós simulamos o processo de soldagem fria em nanofios de ouro, prata e ouro-prata com diâmetros de 4.3nm em 300 K. Nós mostramos que a soldagem fria é um processo possível até mesmo quando os nanofios sofrem fortes deformações e defeitos antes do processo de soldagem. Durante o processo de soldagem os nanofios resultaram com poucos defeitos. Pequenas pressões foram necessárias para que a soldagem fosse atingida. Nós também realizamos cálculos de Dinâmica Molecular com embedded-atom-method para modelar o crescimento de filmes-finos de paládio depositados em um substrato de ouro para um sistema de aproximadamente 100 mil átomos. Nós mostramos que o filmes-finos de paládio cresceu sob stress sobre o substrato de ouro. Após a deposição de 9 monocamadas o stress armazenado no filmes de paládio relaxou formando defeitos na estrutura do cristal. Defeitos do tipo falhas de empilhamento surgiram nos filmes de paládio formando um padrão de deformação no mesmo. Para quantificar o stress nós também calculamos a evolução do tensor de stress durante o crescimento. Existem fenômenos físicos como fraturas em materiais que são caracterizados pela quebra das ligações atômicas que levam a efeitos macroscópicos. Para estudarmos este tipo de problema, nós desenvolvemos um código inicial que acopla Dinâmica Molecular com Peridyvii namics (PD) (uma recente teoria de contínuo). A ideia básica para acoplar Dinâmica Molecular e Peridynamics está baseada no teorema de Schwarz. Este teorema fornece uma maneira de resolver equações diferenciais em diferentes subdomínios conectados por uma interface. O acoplamento é feito trocando condições de contorno entre subdomínios conectados por esta interface. A parte mais difícil deste acoplamento encontra-se em tratar os dados com ruídos oriundos da Dinâmica Molecular e passá-los para a Peridynamics. Para isto nós usamos uma interpolação estatística chamada interpolação de Kriging. Desta forma nós pudemos alcançar um acoplamento entre MD e PD / Abstract: Over the last decades a new generation of nanoeletronic devices have been developed. These nanoeletronic devices have been made by new techniques based on physics, chemistry and engineering. Many of these nanomaterials have shown changes in their physical properties and therefore, it is very important to understand how they work properly in order to find ways to obtain new applications supported by these new effects. Metallic nanowires have been largely studied theoretical and experimentally. Recently a new possibility of welding was experimentally shown in the case of gold and silver nanowires (NWs) at ambient temperatures, without need of additional heat and with low pressures, called cold welding. Using molecular dynamics with effective potentials, we simulated cold welding of gold, silver, and silver-gold NWs with diameters of 4.3 nm at 300 K. We show the cold welding is a possible process in metal NWs and that these welded NWs, even after losing their crystalline structure after breaking, can reconstruct their face-centered-cubic structure during the welding process with the result of very few defects in the final cold welded NWs. The stress tensor shows a low average value during welding with oscillations indicating tension and relaxation stages. Small pressures are required for the process to occur, resulting in a fairly perfect crystal structure for the final NW after being broken and welded. We have also performed Molecular Dynamics calculations with embedded-atom-method to model the growth of a Pd thin film deposited on Au(100) for a system with approximately 100,000 atoms. We showed that the Pd film grew under stress on the Au substrate. After the deposition of 9 monolayers, the stress stored in the Pd film relaxed with the formation of defects, stacking faults in the structure of Pd forming a pattern of deformation in the film. To quantitatively access the defect formation we also measured the stress tensor evolution during growth. There are physical phenomena like brittle fracture that is characterized by breaking of atomic bonds leading to macroscopic effects. In order to study this kind of problems, we developed the initial programming code that couples molecular dynamics (MD) and Peridyix namics (PD) (a new model to continuum). The basic idea to coupling Molecular Dynamics and Peridynamics is based on a mathematical theorem that is known as Schwarz theorem. It gives a way to solve differential equations in different subdomains that are connected by an interface (overlap). The coupling is made by exchanging boundary conditions through of the interface between subdomains. The hardest part is to treat noise molecular dynamics data and after that to pass those data to continuum theories. In order to pass data from MD to Peridynamics we have used a statistical interpolation called Kriging interpolation. This way we can achieve an algorithm to coupling DM with PD / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientador: Mario Antonio Bica de Moraes / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-02T03:15:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Damiao_AlvaroJose_D.pdf: 7111682 bytes, checksum: a021d57bfd78393326cd15212c4cae6d (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Este trabalho descreve os estudos do processo de deposição a laser de TiO2, assim como algumas propriedades dos alvos utilizados e dos filmes depositados. O objetivo era a obtenção de filmes para serem utilizados como elemento de composição em componentes ópticos de precisão. Foram utilizados três diferentes lasers pulsados: CO2, Nd:YAG e Vapor de Cobre, oscilando nos comprimentos de onda tradicionais, ou seja, sem dobrar freqüências de emissão. A taxa de repetição dos lasers variou de 1 Hz para o laser de CO2 até 18 kHz para o laser de vapor de co-bre. Os lasers e a câmara de evaporação foram desenvolvidos no Instituto de Estudos Avançados IEAv - CTA, onde os trabalhos de deposição foram realizados. A espessura dos filmes depositados foi obtida por três processos diferentes: balança, osci-lador/cristal de quartzo e interferometria, a fim de verificar se havia influência do processo de de-posição no comportamento do cristal de quartzo. Como não houve influência, foram obtidos então os resultados de taxa de deposição, como função do tempo para diferentes condições de deposi-ção. Os alvos foram tratados termicamente, para verificar a influência do material de partida, não tendo sido observadas diferenças nos filmes obtidos. Os filmes foram caracterizados por téc-nicas ópticas (Método do Envelope), difração de raios X, XPS e microscopia eletrônica de varre-dura. Foram obtidos filmes uniformes, aparentemente sem os defeitos normalmente causados pela deposição a laser. Os filmes, como depositados, apresentaram alguma absorção, o que invia-biliza a sua utilização sem tratamento térmico / Abstract: This work presents the results of a laser deposition process of TiO2, target and thin film properties. The aim was to obtain thin films to be part of a multilayer coating for precision optical components. Three different pulsed lasers were used to deposit the films: CO2, Nd:YAG and Copper Vapor Lasers, LVC, all of them oscillating in their natural modes, i.e., without any apparatus to double the emission frequency. The repetition rate of the laser was as low as 1 Hz for CO2 and as high as 18kHz for LVC. The evaporation chamber and the lasers were developed at the Instituto de Estudos Avançados, IEAv-CTA, where the films were deposited. Mass measurement, quartz crystal oscillator and interferometry evaluated the films thick-ness, to check if the deposition process could affect the results obtained by the crystal oscillator. As no influence was detected, the crystal oscillator was used to measure the deposition rate of the films, as function of time, for different deposition conditions. The targets received a thermal treatment, to verify the influence of starting materials on the obtained films. The films were analyzed by Envelop Method (optical properties), X-ray, XPS and SEM. Uniform films were obtained, without the defects normally found when using laser deposi-tion. Films deposited at room temperature (as deposited) presented some absorption, which obliges the use of thermal treatment / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientadores: Maria Jose Santos Pompeu Brasil, Marcelo Knobel / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-02T11:45:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carvalho_HugoBonettede_M.pdf: 2150383 bytes, checksum: fca750027da867c85bf942d81b11d4f0 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: O objetivo deste trabalho consiste no estudo e implementação da técnica de caracterização de filmes magnéticos através da montagem de um magnetômetro a efeito Kerr (MEK). Nesta dissertação discutimos primeiramente a fenomenologia associada ao efeito Kerr magneto-óptico. Na sequência apresentamos o magnetômetro e os procedimentos experimentais utilizados na obtenção das curvas de magnetização (histereses) de filmes magnéticos. Por último mostramos os resultados obtidos na caracterização das propriedades magnéticas e morfológicas de filmes finos de Co, depositados sobre substrato de Si (100) com espessuras na faixa de 30 a 950Å. Discutimos a correlação entre a rugosidade da superfície, a espessura e as propriedades magnéticas destes filmes. A microestrutura dos filmes foi caracterizada por difração de raios-x e por microscopia de força atômica (AFM - Atomic Force Microscopy). Utilizamos o MEK para investigar o processo de magnetização em função da orientação do campo magnético externo (anisotropia) e da temperatura. A caracterização dos domínios magnéticos foi realizada através de microscopia Kerr / Abstract:The aim of this work was to study and implement a technique for the characterization of the magnetic properties of thin films through a Kerr magnetometer (MEK). First we present the phenomenology behind the magneto-optic Kerr effect. In the sequence we present the magnetometer (MEK) and the experimental procedures applied to get hysteresis loops from the magnetic thin films. Finally we present the results of the magnetic and morphologic characterization of thin films of Co deposited by magnetron sputtering onto Si (100) with thickness ranging from 30 to 950Å. We discuss the correlation among roughness, thickness and magnetic properties of the Co films. The film microstructure was characterized by x-ray diffraction and AFM (Atomic Force Microscopy). We have used the MEK to investigate the hysteresis loops and the in-plane switching behaviour as a function of the applied magnetic field orientation and as a function of temperature. The magnetic domain characterization was carried out by longitudinal magneto-optical Kerr microscopy / Mestrado / Física / Mestre em Física

Orientadores: Carlos Rettori, Iris C. Linares de Torriani / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-02T21:37:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sercheli_MauriciodaSilva_D.pdf: 803804 bytes, checksum: 146180f11f6d02606fd276a4c6e921e6 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Esta tese de doutorado resume-se no estudo de dois sistemas distintos: Semicondutores amorfos de silício dopados com terras-raras "a-SiRE(:H)", e grafites pirolíticos altamente orientados "HOPG ". Os semicondutores amorfos estudados são filmes finos de silício dopados com terras-raras (RE), crescidos por rf-sputtering (processo de deposição de filmes a partir de uma atmosfera de plasma criada por rádio-freqüência), hidrogenados ou não. Terras-raras magnéticas (Gd e Er) e não-magnéticas (Y, La e Lu) foram utilizadas com o intuito de estudar o Er incorporado na matriz de Si, devido às suas características especiais para a tecnologia fotônica. Por ser uma sonda mais simples de se estudar do ponto de vista magnético (por apresentar estado fundamental S, e portanto efeitos de campo cristalino em 2ª ordem), o íon de Gd3+ foi usado para determinar o comportamento dessa classe de lantanídeos dentro dos filmes de silício. Apesar das principais técnicas espectroscópicas utilizadas requererem sistemas paramagnéticos, também foram crescidos filmes com espécies dopantes não-magnéticas, ou diamagnéticas, a fim de subtraírem-se efeitos não magnéticos e, dessa maneira, simplificar a análise do sistema abordado. Os resultados de ressonância paramagnética eletrônica (RPE) revelam que a dopagem do filme com RE diminui a quantidade de defeitos magnéticos na matriz de uma a três ordens de grandeza, sendo que essa diminuição está relacionada com o spin de cada RE dopante. Este comportamento é regido ou pelo fator de spin S(S + 1), ou pelo fator de de Gennes (gJ - 1)2J(J + 1), como no caso de supercondutores. Nota-se também a criação de uma ligação química Si-RE extremamente estável, já que a linha de ressonância do Gd3+ não se modifica com alterações nas concentrações de RE ou H, com variação na temperatura, ou no tipo de vizinhança química (matriz amorfa ou nanocristalina). Os grafites pirolíticos altamente orientados, HOPG, assim como grafites cristalinos sintéticos (kish) para comparação, foram analisados em três bandas distintas de RPE. Foram utilizadas as bandas Q, X e S, para que se atingissem campos de ressonância com valores compreendidos entre 12.100 Oe e 1000 Oe, já que temos a verificação de uma transição metal-isolante (MIT) nos compostos citados, assistida por campo magnético. Dessa forma foi estudada, ineditamente, a variação do valor-g das amostras de grafites em função da freqüência de microonda. No final, conclui-se a formação de um campo magnético interno no grafite, devido à criação de um momento magnético, que ocorre pela abertura de um gap no ponto K do espectro de dispersão linear de Dirac. Esse campo interno está relacionado com a MIT verificada nas amostras / Abstract: The work on this PhD thesis was accomplished by the study of two distinct systems: amorphous semiconductors doped with rare-earth metals "a-SiRE(:H)", and highly oriented pirolytic graphites "HOPG". The amorphous semiconductors in interest are silicon thin films, hydrogenated or not, doped with rare-earth metals (RE), grown by rf-sputtering (film deposition process using a plasma atmosphere formed by radio frequency waves). Magnetic (Gd and Er) and non-magnetic (Y, La and Lu) rare-earth metals were used as dopants to evaluate the behaviour of Er incorporated on the Si matrix, due to its special features shown on fotonic technology. Gd3+ ions were chosen to explore the behaviour of the lanthanide group in silicon films, because it shows an S type fundamental state, which gives second order crystalline electrical field effects. Despite of the need of paramagnetic systems for the main spectroscopic technics employed, films with non-magnetic and diamagnetic dopant species were also grown to be used as reference for non-magnetic effects, simplifying analysis of the systems of interest. The results of electron paramagnetic ressonance (EPR) show a one to three fold decrease on the amount of magnetic deffects on the Si matrix for films dopped with RE, which varies accordingly to the spin of every RE dopant species. This behaviour scales through the RE series based on a spin factor, S(S + 1), or de Gennes factor, (gJ - 1)2J(J + 1), as for superconductors. It is also shown that a highly stable Si-RE bond is formed, as the Gd3+ line of ressonance is not shifted upon changes on RE or H concentration, temperature and framework environment (amorphous or nanocrystalline matrix). Highly oriented pyrolitic graphites, HOPG, as does synthetic crystalline graphites (kish), used for comparison purposes, were analysed by three distinct EPR bands. Ressonance fields as high as 12,100 Oe and 1,000 Oe were employed using Q, X and S bands, in order to explore a magnetic field-induced metal-insulator transition (MIT) observed in this system. This multiple-Bands EPR experiment allow us to report the first study of the variations of g-value of graphite samples as a function of microwave frequency. This work revealed a microscopic evidence for an internal magnetic field on graphite, which arises from magnetic moments formed presumably by a gap oppening at the K point on the linear dispersion spectrum of Dirac driven by an applied external magnetic field. This internal field is based on the MIT observed in these samples / Doutorado / Física / Doutor em Ciências