Na busca por novos materiais opto-eletrônicos, vários têm sido os compostos estudados. Dentre os mais interessantes destacam-se aqueles que apresentam compatibilidade com a atual indústria (micro-) eletrônica e/ou de tele-comunicações. Dentro deste contexto ocupam posição privilegiada compostos à base de silício e sob a forma de filmes finos de modo a possibilitar sua integração e aplicação em larga escala. Motivado por estes aspectos, o presente trabalho diz respeito à investigação de filmes finos do sistema Si+Fe com emissão na região do infravermelho. Assim sendo, filmes de silício amorfo hidrogenado (a-Si:H) e não-hidrogenado (a-Si), dopados com diferentes concentrações de Fe, foram depositados pela técnica de sputtering de rádio frequência. Após o processo de deposição, os filmes foram submetidos a tratamentos térmicos (em atmosfera de argônio) a 300, 450, 600, 750, e 900 oC por 15min (cumulativo), e a 800 oC por 2h (não-cumulativo). As amostras assim obtidas foram sistematicamente investigadas por intermédio de diferentes técnicas espectroscópicas: composicional (EDS - Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy), de transmissão óptica na região do visível-infravermelho próximo (VIS-NIR), de espalhamento Raman, e de fotoluminescência (PL). As medidas de EDS revelaram que, em função das condições de preparo das amostras, a concentração de Fe no a-SiFe:H foi ~ 10 vezes menor que a presente nas amostras de a-SiFe. Os espectros de transmissão óptica indicaram variações no bandgap óptico associadas à concentração de Fe e à realização dos tratamentos térmicos. A partir das medidas de espalhamento Raman foi possível verificar que todos os filmes conforme depositados (AD- as deposited) e tratados até 600 oC por 15min possuem estrutura amorfa. Tratamentos térmicos a temperaturas maiores induzem a cristalização do silício e o aparecimento da fase β-FeSi2 que é opticamente ativa na região do infravermelho. Por fim, medidas de fotoluminescência mostraram que apenas as amostras tratadas a 800 oC por 2h (a-SiFe:H dopada com 0.08 at.% de Fe e a-SiFe dopada com 0.79 at.% de Fe) apresentam emissão na região do infravermelho (~ 1500 nm). Dentre as prováveis causas para a atividade óptica destas amostras devemos considerar o efeito combinado da concentração de Fe (e de cristalitos de β-FeSi2) e das suas características ópticas-estruturais. / Many compounds have been studied, in order to find new optoelectronic materials. Within the most interesting are those which show compatibility with the actual (micro)-electronic and/or telecommunications industry. In this context, silicon based compounds under thin films form have advantages to allow its integration and application on large scale. Motivated by these aspects, the present work reports the investigation of Si+Fe thin film system with emission in the infrared region. At this way, hydrogenated (a-Si:H) and hydrogen-free (a-Si) amorphous silicon films, doped with different iron concentrations, were deposited by the radio frequency sputtering technique. After the deposition process, the films were submitted to thermal annealing treatments (in an argon atmosphere) at 300, 450, 600, 750 and 900oC for 15min (cumulative), and at 800oC for 2h (not cumulative). The obtained samples were systematically investigated through different spectroscopic techniques: compositional (EDS Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy), optical transmission in the visible-near infrared region (VIS NIR), Raman scattering and photoluminescence. The EDS measurements showed that, depending on the deposition conditions of the samples, the iron concentration in a-SiFe:H was ~ 10 times smaller than the present in the samples of a-SiFe. The optical transmission spectra indicated variations in the optical bandgap associated to Fe concentration and thermal annealing treatments. From Raman scattering measurements it was possible to verify that all films as deposited (AD) and annealed till 600oC for 15min have an amorphous structure. Thermal treatments at higher temperatures induce the silicon crystallization and the appearance of β-FeSi2 phase which is optically active in the infrared region. Finally, photoluminescence measurements showed that only the samples annealed at 800 ºC for 2h (a-SiFe:H doped with 0.08 at.% of Fe and a-SiFe doped with 0.79 at.% of Fe) have emission in the infrared region (~ 1500 nm). Among the probable reasons for the optic activity of these samples we have to take into account the combined effect of Fe concentration (and of β-FeSi2 crystallites) and its optic-structural characteristics.

Este trabalho tem como objetivo a confecção e caracterização de guias de onda de GeO2-PbO e TeO2-ZnO. Os guias de onda foram produzidos a partir de filmes finos e vidros usando diferentes procedimentos. Os filmes foram produzidos usando a técnica de RF \"magnetron sputtering\" e foram caracterizados por meio de várias análises. Em especial, a microscopia eletrônica de varredura foi indispensável para definição dos melhores processos para a construção dos guias de onda, o maior desafio do trabalho, pois não havia na literatura trabalhos desta natureza com os materiais em questão. Os guias nos filmes foram construídos sobre substratos de silício, utilizando-se os processos convencionais de microeletrônica: limpeza química, oxidação térmica, deposição por \"sputtering\", litografia óptica e corrosões úmidas e por plasma. Os diversos testes realizados com estes processos permitiram encontrar as melhores condições (corrosão por plasma de SF6, resiste AZ-5214 e remoção com microstripper 2001) para a implementação de guias de onda \"rib\" com largura de 1 à 10 m usando profundidades de 70 nm para o guia de GeO2-PbO e de 90 nm para o guia de TeO2-ZnO. Os guias de ondas rib de PbO-GeO2 e TeO2-ZnO foram analisados opticamente quanto às perdas por propagação. Ambos apresentaram guiamento multimodo (TE) e os valores de atenuação experimentais obtidos foram de 2,2 dB/cm para o guia de GeO2-PbO e 1,5 dB/cm para o guia de TeO2-ZnO em 633 nm. Estes valores dependem da rugosidade superficial e lateral dos guias de ondas, da uniformidade dos filmes empregados e da diferença entre os índices de refração. Realizamos simulações do guiamento óptico em estruturas planares e tipo rib, para obter as atenuações no guiamento. Os resultados calculados foram compatíveis aos encontrados experimentalmente Os guias de onda feitos com vidros de GeO2-PbO-Ga2O3 e TeO2-GeO2-PbO utilizaram a técnica de escrita direta de laser de femtosegundos. Os melhores parâmetros de escrita dos guias produzidos foram para a velocidade de 0,05 mm/s e potência do laser de 10W. Para esta condição, o vidro de TeO2-GeO2-PbO apresentou perdas de 6,8 dB (para comprimento de 0,75 cm) e o vidro de GeO2-PbO-Ga2O3, 7,0 dB (para comprimento de 0,9 cm), em 633 nm. Este trabalho apresentou o desenvolvimento da tecnologia adequada para a produção de guias de onda formados por novos materiais, teluretos e germanatos, promissores para a optoeletrônica e fotônica. / The objective of this work is the production and characterization of GeO2-PbO and TeO2-ZnO waveguides. The waveguides were produced using thin films and glasses by means of different procedures. The films were produced using the RF magnetron sputtering method and characterized by a variety of techniques. In particular, scanning electron microscopy was essential to optimize the processes involved in producing the waveguides. This was one the fundamental challenge of this work since there are no reports in the literature describing these processes on such materials. The thin film waveguides were produced on top of a silicon substrate using conventional microelectronic procedures: chemical cleaning, thermal oxidation, sputtering deposition, optical lithography and wet chemical corrosion or plasma etching. Several tests performed using these processes enabled the determination of the best condition (SF6 etching, AZ-5214 resist and resist removal with microstripper 2001) for the implementation of rib waveguides with 1 to 10 m width and average depth of 70 nm for GeO2-PbO and 90 nm for TeO2-ZnO. For the rib waveguides of PbO-GeO2 and TeO2-ZnO the propagation losses were optically measured. Both systems presented a multimode (TE) guiding with attenuation values of 2.2 dB/cm for PbO-GeO2 and 1.5 dB/cm for TeO2-ZnO at 633 nm. These values depend heavily on the surface and lateral roughness, on the uniformity of the films and on the difference between the refractive index. We conducted computer simulations of optical guiding in planar and rib structures in order to estimate the guiding losses. The calculated values were compatible with the experimental results. Glasses waveguides of GeO2-PbO-Ga2O3 and TeO2-GeO2-PbO were produced using the direct writing technique with a femtosecond laser. The structures were analyzed optically in order to determine the overall propagation losses. The optimized writing parameters were 0.05 mm/s speed with 10 W laser power. Using these parameters we obtained for the propagation losses at 633 nm, 6.8 dB (for 0.75 cm length) and 7.0 dB (for 0.9 cm length) for TeO2-GeO2-PbO and GeO2-PbO-Ga2O3, respectively. This work presents the development of an adequate technology for the production of waveguides composed of new materials with promising applications for optoelectronics and photonics.

Esta tese visa o estudo das propriedades magnéticas de um sistema formado por um substrato de alumina nanoporosa contendo um arranjo organizado de nanofios de Ni sob o qual é depositado um filme supercondutor de Nb. Os substratos foram obtidos através da técnica de anodização em dois passos, seguida de uma eletrodeposição AC do material ferromagnético. O filme de Nb foi depositado via magnetron sputtering. A resposta magnética deste sistema foi investigado num amplo intervalo de temperaturas através de medidas de susceptibilidade magnética AC, magnetização DC e imagens de magneto-ótica (MOI). Inicialmente foram estudadas as propriedades magnéticas do sistema de nanofios de Ni. Para isto, realizamos medidas de magnetização a temperaturas acima da temperatura de transição supercondutora do Nb, no intervalo de 10 a 300 K, onde o filme supercondutor não contribui a magnetização. Estes resultados mostraram o forte caráter uniaxial da anisotropia efetiva neste tipo de sistemas, assim como também a sua dependência com a temperatura e com os diferentes parâmetros estruturais dos nanofios. Medidas de curvas de inversão magnética de primeira ordem (FORC) evidenciaram a presença predominante de interações magnéticas desmagnetizantes, assim como efeitos não lineares nos campos de interações. Propriedades supercondutoras do filme de Nb foram estudadas a partir de medidas de susceptibilidade AC e curvas de magnetização M(H) para diferentes temperaturas abaixo de Tc. As curvas de histerese magnéticas mostraram claramente anomalias em altos campos, comportamento que é atribuído a efeitos de correspondência (matching) entre a rede de vórtices no filme de Nb e o arranjo poroso com nanofios do substrato. As medidas mostraram que o substrato gera um forte potencial de aprisionamento de vórtices no filme supercondutor, o qual incrementa a sua eficiência a medida que a temperatura é diminuída. A análise das curvas de inversão de primeira ordem realizada na região supercondutora mostraram uma distribuição de eventos mais complexa do que o normalmente observado para um ferromagneto. Por causa disso, realizamos medidas FORC num sistema mais simples formado por um filme de Nb crescido num substrato de Si. No diagrama de níveis se observaram regiões negativas associadas a eventos de queda na magnetização, e regiões positivas fortemente localizadas como consequência da mudança na densidade de vórtices no supercondutor quando o campo é variado. Uma análise através de imageamento magneto-ótico (MOI) mostra que em baixas temperaturas e baixos campos as amostras apresentam um padrão de penetração de fluxo conhecido como avalanches de vórtices, efeito que aparece como consequência de um processo de instabilidade termomagnética em diferentes regiões do filme supercondutor. Esta penetração de fluxo é suave quando a temperatura é próxima à Tc do supercondutor, mas quando a temperatura é diminuída a penetração de fluxo adota um perfil dendrítico aleatório. / In this work we have studied the magnetic properties of a system formed by a Nb thin film deposited on top of an array of ferromagnetic Ni nanowires embedded in a ordered porous alumina membrane as substrate. The substrates were obtained by the two-step anodization technique, followed by an electrodeposition AC of the ferromagnetic material. The Nb film was deposited via magnetron sputtering. The magnetic response of this system was investigated over a wide range of temperatures through AC susceptibility, DC magnetization and magneto-optical images (MOI) measurements. Initially, the magnetic properties of Ni nanowire system were studied. We perform magnetization measurements above the superconducting transition temperature of Nb, in the range of 10 to 300 K where the superconducting film does not contribute to magnetization. These results showed the strong uniaxial character of the effective anisotropy in such systems, as well as its dependence on the temperature and the different structural parameters of the nanowires. First order reversal curves measurements showed the predominant of demagnetizing magnetic interactions, as well as non linear effects in the interaction fields. Superconducting properties of Nb thin film were studied from AC susceptibility and magnetization DC measurements at different temperatures below Tc. Magnetic hysteresis curves clearly showed anomalies in high fields, a behavior that is attributed to matching effects between the network of vortices in the Nb film and the porous arrangement with nanowires in the substrate. These measurements show that the substrate generates a strong vortex potential pinning which increases its efficiency as the temperature is decreased. Because of this, we performed FORC measurements on a simpler system consisting of a Nb film grown on a Si substrate. In the diagram of levels we observed negative regions associated with events of magnetization drop, and positive regions strongly localized as a consequence of the variation in density of vortices in the superconductor when the field is changed. An analysis using magneto-optical imaging (MOI) shows that at low temperatures and low magnetic fields the samples exhibit a flux penetration pattern known as vortex avalanches, an effect that appears as a consequence of a thermomagnetic instability process in different regions of the superconductor. This flux penetration is smooth when the temperature is close to Tc, but when the temperature is decreased the flux penetration adopts a random dendritic profile.

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

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

Nesse trabalho é apresentado o estudo de redes neurais artificiais (RNAs) como sistemas de aprendizado, simulação e otimização de processos de deposição de filmes finos poliméricos. Duas técnicas de deposição comumente utilizadas para a fabricação de dispositivos eletrônicos e sensores poliméricos foram escolhidas: i) spin coating ou centrifugação e ii) automontagem. Na primeira técnica, a espessura final dos filmes finos obtidos foi a característica avaliada em função da velocidade de rotação, do tempo de rotação e da concentração da solução polimérica. Como material de deposição, utilizou-se a poli(o-metoxianilina) (POMA). Com a segunda técnica analisou-se a influência sobre a espessura, sobre a condutância elétrica e sobre o espectro de absorção, do número de bicamadas, do tempo de exposição dos filmes a uma solução dopante de ácido clorídrico (HCl) e do pH das mesmas. Os poliíons utilizados nessa técnica foram a polianilina (PAni) e o poli(vinil sulfato de sódio) (PVS). Os filmes obtidos pela segunda técnica de deposição constituem uma classe de sensores capazes de detectar e quantificar concentrações baixas de HCl diluído em água. Os treinamentos e simulações com redes neurais artificiais foram realizados apenas para a espessura dos filmes de POMA e a absorção dos filmes de PAni/PVS. Foram construídas redes neurais artificiais do tipo multilayer perceptron (MLP) utilizando o software MATLAB e o componente Neural Networks Toolbox. A reprodutibilidade e o número de neurônios contidos na camada intermediária foram avaliados. Os resultados mostram que as redes neurais artificiais treinadas fornecem boas respostas simuladas interpolando e extrapolando os valores experimentais utilizados. Como conclusão mostra-se que é possível a utilização dessa ferramenta para auxiliar a engenharia de processos, as técnicas e análises de deposições de filmes finos poliméricos. / In this work it is shown a study of artificial neural networks used as learning and simulating systems to optimize polymeric thin films deposition processes. Two common layer deposition techniques to fabricate polymeric electronic devices and polymeric sensors were chosen: i) spin coating and ii) self-assembly. In the first technique the final thickness of obtained thin films was the analyzed characteristic as a function of spin speed, spin time and solution concentration. For the deposited layers we used poly(o-methoxyaniline) (POMA). In the second technique we analyzed the influence of the number of bilayers, the pH of deposition solutions and the dipping time in the final thickness, electrical resistance and UV-Vis absorption spectra. As polyions, we used polyaniline (PAni) and poly(vinyl sodium sulfate) (PVS). These films could be used as a sensor to detect low concentrations of HCl diluted in water. After obtaining the experimental data we constructed artificial neural networks using multilayer perceptrons (MLP) architecture with MATLAB and its component called Neural Networks Toolbox. The number of neurons in the hidden layer and the reproducibility were analyzed. The results show that the trained artificial neural networks used in this work provide good simulation responses interpolating and extrapolating the experimental data. As a conclusion we show that it is possible to utilize this tool to aid the process engineering and the polymeric thin film deposition techniques and analysis

Este trabalho tem como objetivo a confecção e caracterização de guias de onda de GeO2-PbO e TeO2-ZnO. Os guias de onda foram produzidos a partir de filmes finos e vidros usando diferentes procedimentos. Os filmes foram produzidos usando a técnica de RF \"magnetron sputtering\" e foram caracterizados por meio de várias análises. Em especial, a microscopia eletrônica de varredura foi indispensável para definição dos melhores processos para a construção dos guias de onda, o maior desafio do trabalho, pois não havia na literatura trabalhos desta natureza com os materiais em questão. Os guias nos filmes foram construídos sobre substratos de silício, utilizando-se os processos convencionais de microeletrônica: limpeza química, oxidação térmica, deposição por \"sputtering\", litografia óptica e corrosões úmidas e por plasma. Os diversos testes realizados com estes processos permitiram encontrar as melhores condições (corrosão por plasma de SF6, resiste AZ-5214 e remoção com microstripper 2001) para a implementação de guias de onda \"rib\" com largura de 1 à 10 m usando profundidades de 70 nm para o guia de GeO2-PbO e de 90 nm para o guia de TeO2-ZnO. Os guias de ondas rib de PbO-GeO2 e TeO2-ZnO foram analisados opticamente quanto às perdas por propagação. Ambos apresentaram guiamento multimodo (TE) e os valores de atenuação experimentais obtidos foram de 2,2 dB/cm para o guia de GeO2-PbO e 1,5 dB/cm para o guia de TeO2-ZnO em 633 nm. Estes valores dependem da rugosidade superficial e lateral dos guias de ondas, da uniformidade dos filmes empregados e da diferença entre os índices de refração. Realizamos simulações do guiamento óptico em estruturas planares e tipo rib, para obter as atenuações no guiamento. Os resultados calculados foram compatíveis aos encontrados experimentalmente Os guias de onda feitos com vidros de GeO2-PbO-Ga2O3 e TeO2-GeO2-PbO utilizaram a técnica de escrita direta de laser de femtosegundos. Os melhores parâmetros de escrita dos guias produzidos foram para a velocidade de 0,05 mm/s e potência do laser de 10W. Para esta condição, o vidro de TeO2-GeO2-PbO apresentou perdas de 6,8 dB (para comprimento de 0,75 cm) e o vidro de GeO2-PbO-Ga2O3, 7,0 dB (para comprimento de 0,9 cm), em 633 nm. Este trabalho apresentou o desenvolvimento da tecnologia adequada para a produção de guias de onda formados por novos materiais, teluretos e germanatos, promissores para a optoeletrônica e fotônica. / The objective of this work is the production and characterization of GeO2-PbO and TeO2-ZnO waveguides. The waveguides were produced using thin films and glasses by means of different procedures. The films were produced using the RF magnetron sputtering method and characterized by a variety of techniques. In particular, scanning electron microscopy was essential to optimize the processes involved in producing the waveguides. This was one the fundamental challenge of this work since there are no reports in the literature describing these processes on such materials. The thin film waveguides were produced on top of a silicon substrate using conventional microelectronic procedures: chemical cleaning, thermal oxidation, sputtering deposition, optical lithography and wet chemical corrosion or plasma etching. Several tests performed using these processes enabled the determination of the best condition (SF6 etching, AZ-5214 resist and resist removal with microstripper 2001) for the implementation of rib waveguides with 1 to 10 m width and average depth of 70 nm for GeO2-PbO and 90 nm for TeO2-ZnO. For the rib waveguides of PbO-GeO2 and TeO2-ZnO the propagation losses were optically measured. Both systems presented a multimode (TE) guiding with attenuation values of 2.2 dB/cm for PbO-GeO2 and 1.5 dB/cm for TeO2-ZnO at 633 nm. These values depend heavily on the surface and lateral roughness, on the uniformity of the films and on the difference between the refractive index. We conducted computer simulations of optical guiding in planar and rib structures in order to estimate the guiding losses. The calculated values were compatible with the experimental results. Glasses waveguides of GeO2-PbO-Ga2O3 and TeO2-GeO2-PbO were produced using the direct writing technique with a femtosecond laser. The structures were analyzed optically in order to determine the overall propagation losses. The optimized writing parameters were 0.05 mm/s speed with 10 W laser power. Using these parameters we obtained for the propagation losses at 633 nm, 6.8 dB (for 0.75 cm length) and 7.0 dB (for 0.9 cm length) for TeO2-GeO2-PbO and GeO2-PbO-Ga2O3, respectively. This work presents the development of an adequate technology for the production of waveguides composed of new materials with promising applications for optoelectronics and photonics.

Este trabalho tem como objetivo a produção e caracterização elétrica de filmes finos de telureto com nanopartículas de ouro para aplicações em microeletrônica. Filmes finos foram produzidos por magnetron sputtering a partir de alvos de telureto cerâmico e de ouro metálico. Foi desenvolvida metodologia adequada para a nucleação das nanopartículas de ouro por meio de tratamento térmico. Foram nucleadas nanopartículas de ouro a fim de que fossem observadas as influências nas propriedades elétricas. Os filmes foram depositados sobre substrato de silício e, para as medidas elétricas, ilhas de alumínio foram depositadas sobre o filme, utilizando-se os processos convencionais de microeletrônica: limpeza química, deposição por sputtering e evaporação. Com a finalidade de verificar a nucleação das nanopartículas metálicas, foram realizadas análises por Microscopia Eletrônica de Transmissão que indicaram a presença de nanopartículas metálicas, cristalinas, aproximadamente esféricas e com tamanho médio aproximado entre 1,5 e 5 nm. Outras técnicas de caracterização usadas foram microscopia de força atômica, perfilometria e extração de curvas da capacitância e condutância em função da tensão. Foram produzidos filmes com diversas espessuras com e sem nanopartículas de ouro. Por meio das medidas de capacitância em função da tensão foi possível determinar a influência das nanopartículas metálicas na constante dielétrica (k). Os resultados obtidos mostram aumento do valor de k de aproximadamente 70%, na presença de nanopartículas de ouro. Cabe ressaltar o resultado obtido para os filmes com espessura de 32,8 nm, para os quais o valor da constante dielétrica varia de 9,4 para 12,2, para tratamentos de 10 e 20 h, respectivamente. O material estudado tem possíveis aplicações em microeletrônica como dielétrico em capacitores e transistores MOS, e como camada de passivação em dispositivos de potência. / This work has the objective of production and electrical characterization f tellurite thin films containing gold nanoparticles for microelectronic applications. Thin films have been produced by magnetron sputtering from ceramic tellurite and metallic gold targets. It was developed an appropriate methodology for the gold nanoparticles nucleation by means of heat treatment. Gold nanoparticles were nucleated in order to be observed the influence on the electrical properties. The films were deposited on silicon substrate and, to the electrical measurements, aluminium islands were deposited on the film, using the conventional processes of microelectronics: chemical cleaning, deposition by sputtering and evaporation. With purpose to check the metallic nanoparticles nucleation, transmission electron microscopy measurements were performed and indicated the presence of crystalline metallic nanoparticles, with spherical shape and with average size between 1.5 and 5 nm. Other characterization techniques were used as atomic force microscopy, profilometry and electrical measurements to obtain the capacitance and conductance curves. Films have been produced with different thicknesses with and without gold nanoparticles. From capacitance measurement, it was possible to determine the metallic nanoparticles influence on the dielectric constant (k). The results obtained showed the increase of k of about 70% with the presence of gold nanoparticles. We have to remark the results obtained for thin films with 32.8 nm thickness with k varying from 9.4 to 12.2, for heat treatments during 10 and 20 h, respectively. The material studied has possible applications in microelectronics as high-k dielectrics for capacitors and transistors MOS, and as passivation layer for power devices.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / As interações magnéticas nas interfaces entre diferentes materiais magnéticos estruturados em camadas são um tópico particularmente importante hoje em dia em física e ciências dos materiais, principalmente quando combinamos materiais ferromagnéticos e semicondutores. O efeito de polarização de troca (exchange bias - EB) associado à interação na interface entre um material antiferromagnético (AFM) e um material ferromagnético (FM) tem sido extensivamente investigado tanto devido à sua importância fundamental para dispositivos como válvulas de spin, efeitos de magneto resistência túnel e magneto resistência gigante, como também devido às suas propriedades físicas básicas. Este trabalho apresenta um estudo sobre três sistemas FM / AFM: o efeito de polarização de troca em bicamadas Fe / EuTe, a estrutura e o magnetismo de filmes de Ni50Mn50 crescidos epitaxialmente sobre um monocristal de Cu3Au(001), bem como bicamadas de Fe / Ni50Mn50 / Cu3Au(001) e, por último, as anisotropias magnéticas no plano e a polarização de troca em bicamadas Ni1-xFex / Fe50Mn50. Para realizá-lo, utilizamos várias técnicas de preparação e caracterização de filmes finos (epitaxia por feixe molecular MBE, espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X XPS, espectroscopia de elétrons Auger AES, difração de elétrons LEED e RHEED, difração de raios X - DRX, efeito Kerr magneto óptico MOKE, SQUID, ressonância ferromagnética RFM e espectroscopia Mössbauer de elétrons de conversão - CEMS). Parte significativa dos resultados registrados e discutidos neste trabalho apresenta um caráter pioneiro, pois o efeito de polarização de troca em sistemas de metais 3d crescidos sobre o antiferromagneto EuTe e o estudo do crescimento de filmes de Ni50Mn50 sobre Cu3Au(001) não haviam sido explorados até então. As bicamadas Fe / EuTe (111) apresentaram o raro efeito de EB positivo e um forte efeito de envelhecimento na interface FM / AFM. O comportamento magnético da camada de Fe é influenciado pela qualidade / textura do filme de EuTe / BaF2(111). Os filmes de Ni50Mn50 de espessura entre 9 e 13 ML cresceram epitaxialmente e camada por camada sobre o monocristal de Cu3Au(001). Não houve variação do parâmetro de rede no plano do filme de Ni50Mn50 relativo ao substrato. Os estudos de magnetometria MOKE realizados nos filmes de Ni50Mn50 / Cu3Au(001), Fe / Cu3Au(001) e Fe / Ni50Mn50 / Cu3Au(001) sugeriram que nossos filmes de NiMn na concentração equiatômica são AFM. As bicamadas de Ni1-xFex / Fe50Mn50 apresentaram além da anisotropia unidirecional induzida (EB), uma anisotropia magnética uniaxial no plano, sendo que as direções dessas duas anisotropias (de troca e uniaxial) não são coincidentes. Além disso, amostras submetidas a um tratamento térmico curto após o procedimento de resfriamento sob campo (field cooling) apresentaram um aumento do efeito de EB. / Magnetic interaction at interfaces between different layered magnetic materials is an important current topic in physics and materials science, particularly when combining ferromagnetic metals and semiconductors. The exchange bias effect associated with the exchange coupling between antiferromagnetic (AFM) and ferromagnetic (FM) systems, has been extensively studied both due to its key role in spin valves and tunneling magnetoresistance devices, among others, and due to its interesting basic properties. This work presents three studies of different FM / AFM systems: the exchange bias effect in Fe / EuTe(111) bilayers, the structure and magnetism of Ni50Mn50 and Fe / Ni50Mn50 bilayers epitaxialy grown on a Cu3Au(001) single crystal and, finally, in plane magnetic anisotropies and exchange bias effect in Ni1-xFex / Fe50Mn50 bilayers. Thin films of these systems were prepared under Molecular Beam Epitaxy (MBE) conditions, and characterized by X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), Auger Electron Spectroscopy (AES), Electron Diffraction (LEED and RHEED), X-ray Diffraction (XRD), Magneto-Optical Kerr Effect (MOKE), Superconducting Quantum Interference Device (SQUID), Ferromagnetic Resonance (FMR) and Conversion Electron Mössbauer Spectroscopy (CEMS). Most of the results presented in this work had not been reported yet, as for example the exchange bias effect in 3d metals / EuTe (AFM) systems and the study of the growth of Ni50Mn50 films on Cu3Au(001). The exchange bias effect in Fe / EuTe(111) bilayers was investigated employing different cooling fields from 2 to 70 kOe. It has been found positive and negative shifts of the magnetic hysteresis loops. These shifts change drastically with the samples aging, pointing to structural modifications of the FM / AFM interface. Ni50Mn50 films with thickness between 9 and 13 monolayers have been grown epitaxialy and layer by layer on Cu3Au(001) crystal. Magnetometry studies in Ni50Mn50 / Cu3Au(001), Fe / Cu3Au(001) and Fe / Ni50Mn50 / Cu3Au(001) suggested an AFM order in the NiMn films with equiatomic concentration. The Ni1-xFex / Fe50Mn50 bilayers presented both exchange anisotropy (EB) and an additional uniaxial anisotropy at the ferromagnetic layer. It has been found that the characteristic directions of these two anisotropy terms are not coincident. Furthermore, it was observed that samples submitted to a short annealing after the magnetic field cooling procedure presented an increase in the exchange bias effect.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A espectroscopia de fotoelétrons excitados por radiação ultravioleta (UPS Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy) é uma técnica de análise tipicamente de superfícies, particularmente relevante para estudos onde se deseja obter informações sobre os níveis de valência de átomos situados na superfície de um material. Esta técnica tem importantes aplicações em áreas em que reações de superfícies são fundamentais, como, por exemplo, estudos de corrosão, oxidação e de catálise. Neste trabalho, descreve-se a implantação de UPS no Laboratório de Física Aplicada do Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear LFA/CDTN. Para a produção de fótons na região do ultravioleta é utilizada uma lâmpada de He, que emite fótons com energias de 40,8 e 21,2 eV. Essa instrumentação, construída em nosso laboratório, foi instalada em uma câmara de ultra-alto vácuo (UHV) e testada em medidas da banda de valência de monocristais. Para comprovar a funcionalidade da técnica, testes foram conduzidos em monocristais de Cu (100), Cu90Au10 (100) e Cu3Au (100), sendo que os resultados aqui apresentados, mostram o bom desempenho da instrumentação desenvolvida. A oxidação in-situ, em UHV, de filmes finos de Ni foi também investigada por XPS (XRay Photoelectron Spectroscopy), na tentativa de se observar a influência da pressão parcial de oxigênio e da temperatura na preparação de bicamadas Ni/NiO por oxidação in-situ. Nossos resultados mostram que para exposição do Ni a 103 L de O2 a temperaturas de até 523 K ocorre a formação de no máximo 10 Å de óxidos de níquel. / The Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy (UPS) is an important surface analysis technique used in surface valence band studies. This technique has been applied to fundamental research on areas like corrosion, oxidation, and catalysis. In this work, a He lamp for UPS was constructed, installed and tested in the Laboratório de Física Aplicada at Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear LFA/CDTN. The Helium discharge lamp has photon emission of 40,8 eV and 21,2 eV energy. The instrumentation built in our laboratory was installed in an Ultra High Vacuum (UHV) chamber and the obtained UPS results confirm the good perfomace of the instrument. The surface analysis tests were carried out on Cu (100), Cu90Au10 (100) and Cu3Au (100) surfaces. Furthermore, the preparation of NiO/Ni bilayer by in-situ oxidation of nickel films was also investigated by X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS). The influence of oxygen partial pressure and the temperature changes in the growth of NiO during the in-situ oxidation of Ni were studied. For Ni exposure to 103 L O2 from room temperature up to 523 K, we observe the formation of, at most, 10 Å Ni oxides.