Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3005.pdf: 10668736 bytes, checksum: 8ec8cb21968edc4feb09cb7616b0e9b2 (MD5) Previous issue date: 2010-05-07 / Universidade Federal de Minas Gerais / The structural and transport features of oxide nanostructures synthesized by a vapour phase aproach: the VLS and VS methods were investigated in this work. ITO and In2O3 nanowires were characterized by using XRD, HRTEM and FEG-SEM techniques. Both nanostructures were found to be body-centered cubic (bixbyite, point group Ia3) single crystals with a well defined growth direction. Raman spectroscopy was used in order to study the nanowires composition, crystalline character and the role of tin atoms in the In2O3 lattice (ITO) was studied as well. The influence of the structural disorder induced by doping was pointed as the main cause of the break of the selection rules in ITO and it was promptly recognized in the Raman spectrum. The metallic character observed in In2O3 micrometric wires was assigned to the electron-phonon scattering in agreement with the Bloch-Grüneisen theory. ITO samples with different sizes were analysed in the framework of the Bloch-Grüneisen theory and at high temperatures (T > 77 K) they were found to present a typical metallic character. It was observed at low temperatures (T < 77 K) and in small samples a negative temperature coefficient of resistance which is an evidence that quantum interference processes are present. A weak localized character was found in these samples as detected in magnetoresistance measurements. The electron s phase break was associated to the electronelectron scattering (T < 77 K) and the electron-phonon scattering (T > 77 K). The transport measurements in one-nanowire based FET provided data on the electron s mobility and density. Tin oxide nanobelts were also studied and their structural and electrical characterizations were obtained. In this case the association of several structural measurements provided that the samples are rutile-like single crystals (point group P42/mnm) grown by the VS mechanism. The transport measurements provided data on the nanobelts gap energy (3.8 eV) and on the transport mechanisms acting in different temperature ranges. An activated-like process and the variable range hopping were found to be present in different temperature range and additionally the localization length was determined. The influence of additional levels inside the gap caused by oxygen vacancies was studied by performing light and atmosphere-dependent experiments and as a result a photo-activated character was detected. Thermally stimulated current measurements provided evidence that only one level associated to the oxygen vacancies at 1.8 eV seems to contribute to the transport in SnO2 nanobelts. Triclinic single crystalline nanobelts were identified as the Sn3O4 phase and were analyzed by transport measurements. The samples were wide band gap semiconductors and the role of oxygen vacancies was identified by using PL and PC measurements. The semiconductor behavior was confirmed by the electron transport data, which pointed to the variable range hopping process as the main conduction mechanism (55 K < T < 398 K) and data on localization length and on the hopping distance were obtained. The presence of additional levels due to oxygen vacancies and tin interstitials was recognized in the samples by performing photo-activated and thermally stimulated current measurements. / Neste trabalho foram investigadas características estruturais e de transporte eletrônico em nanoestruturas óxidas sintetizadas por métodos baseados em fase de vapor: os métodos VLS e VS. Amostras de In2O3 e ITO foram caracterizadas quanto às suas características estruturais usando-se técnicas experimentais como XRD, HRTEM e FEG-SEM e comprovou-se que são monocristais cúbicos de corpo centrado (bixbyite) pertencentes ao grupo puntual Ia3 com direção preferencial de crescimento bem definida. A espectroscopia Raman foi utilizada como ferramenta fundamental para o estudo da composição destes materiais, confirmando a fase, o caráter monocristalino bem como a presença de dopantes na estrutura do In2O3 como no caso do ITO. Estudou-se ainda a influência da desordem estrutural causada pela dopagem nas estruturas já que esta se reflete diretamente em uma quebra na regra de seleção do material e portanto, no espectro Raman. O estudo dos mecanismos de transporte eletrônico em microfios de In2O3 mostrou uma característica essencialmente metálica nestes materiais, comprovada pela identificação do espalhamento elétron-fônon (teoria de Bloch-Grüneisen) como a principal fonte de espalhamento. Amostras de ITO com diferentes tamanhos também foram estudadas e observou-se, acima de 77 K, o aumento da resistência com o aumento da temperatura também caracterizado pela interação elétron-fônon. A observação de um coeficiente negativo de temperatura da resistência observado na amostra nanométrica e em baixas temperaturas aponta para a presença de processos quânticos de interferência originados principalmente da redução da dimensionalidade da amostra. De fato, a aplicação de um campo magnético mostrou a supressão desse comportamento em função da temperatura, comprovando assim que a chamada localização fraca encontra-se presente no nanofio de ITO. Nesse caso, a destruição da fase do elétron foi associada ao espalhamento elétron-elétron (T < 77 K) e ao espalhamento elétron-fônon (T > 77 K). O uso das referidas amostras como transistores de efeito de campo permitiu ainda a obtenção de parâmetros importantes como a mobilidade e a densidade de portadores nas amostras. Nanofitas de SnO2 também foram estudadas e suas propriedades estruturais e de transporte eletrônico foram obtidas. Nesse caso encontrou-se através de técnicas de medida variadas que as amostras são monocristais com estrutura do tipo rutila (grupo puntual P42/mnm) sintetizadas pelo método VS. Diferentes experimentos de transporte eletrônico permitiram a determinação do gap de energia deste material em 3.8 eV e ainda permitiram identificar a presença de diferentes mecanismos de transporte atuando em intervalos de temperatura bem determinados. De fato observou-se a transição de um comportamento de ativação térmica para um comportamento localizado e também ativado por fônons, o hopping donde se determinou o comprimento de localização eletrônico. A presença de níveis adicionais ao gap de energia foi estudada através de experimentos feitos em diferentes atmosferas e sob ação de luz ultravioleta visando explorar o caráter foto-ativado detectado nas amostras. Foi observado de medidas termicamente estimuladas a emissão termiônica de portadores através dos contatos elétricos o que indica que o único nível que parece contribuir com portadores livres nas nanofitas de SnO2 é aquele detectado em 1.8 eV. Amostras monocristalinas com estrutura triclínica, com morfologia de fita e cuja fase foi identificada como sendo Sn3O4 foram também investigadas. A presença de vacâncias de oxigênio e de um gap largo de energia foram observadas através de experimentos de PL e PC. O hopping foi identificado em um grande intervalo de temperaturas (55 K < T < 398 K) como o principal mecanismo de transporte eletrônico observado nas amostras o que comprova a presença de localização e também indica que as amostras se comportam como um semicondutor. Adicionalmente, parâmetros como o comprimento de localização e a distância de pulo dos elétrons foram calculadas. A presença de vacâncias de oxigênio nestas amostras foi ainda estudada através de medidas foto-ativadas pela luz ultravioleta e em diferentes atmosferas de medida, e também por experimentos de TSC donde obteve-se evidências adicionais sobre a presença de outras fontes de elétrons livres como vacâncias superficiais ou interstícios de estanho, contribuindo para o transporte nestas amostras.

Light from the sun is an attractive source of energy for its renewability, supply, scalability, and cost. Silicon solar cells are the dominant technology of choice for harnessing solar energy in the form of electricity, but the designs are approaching their practical efficiency limits. New multijunction designs which use the tunable properties of the more expensive III-V semiconductors have historically been relegated to space applications where absolute power conversion efficiency, resilience to radiation, and weight are more important considerations than cost. Some of the more recent developments in the field of semiconductor materials are the so-called III-nitride materials which mainly use either indium, aluminum or gallium in combination with nitrogen. Indium gallium nitride (InGaN) is one of these III-nitride semiconductor alloys that can be tailored to span the vast majority of the solar spectrum. While InGaN growth traditionally requires expensive substrate materials such as sapphire, three-dimensional nanowire growth modes enable high quality lattice mismatched growth of InGaN directly on silicon without a metamorphic buffer layer. The absorption and electronic properties of InGaN can also be tuned by incorporating it into quantum confined regions in a GaN host material. This opens up a route towards cost-effective, high efficiency devices such as light emitted diodes and solar cells which can operate over a large range of wavelengths. The combination of the two material systems of InGaN/GaN and silicon can marry the low cost of silicon wafers with the desirable optoelectronic properties of III-nitride semiconductors. This thesis investigates the potential for highly nanostructured InGaN/GaN based devices using quantum-dot-in-nanowire designs as novel solar cells which can enable intermediate band absorption effects and multiple junctions within a single nanowire to absorb more of the solar spectrum and operating more efficiently. Such semiconductor nanostructures can in principle reach power conversion efficiencies of over 40\% on silicon, with a cost closer to conventional silicon solar cells as opposed to methods which use non-silicon substrates. In the primary strategy, the nanowires contain InGaN quantum dots which act as photon absorption/carrier generation centres to sequentially excite photons within the large band gap semiconductor. By using this intermediate band of states, large operating voltages between contacts can be maintained without sacrificing the collection of long wavelength solar photons. In this work, we characterize the properties of such nanowires and experimentally demonstrate sub-bandgap current generation in a large area InGaN/GaN dot-in-nanowire solar cell. Experimental characterization of InGaN / GaN quantum dots in nanowires as both LEDs and solar cells is performed to determine the nanowire material parameters to understand how they relate to the nanowire device performance. Multiple microscopy techniques are performed to determine the nanowire morphology and contact effectiveness. Optical characterization of bare and fabricated nanowires is used to determine the anti-reflection properties of nanowire arrays. Photoluminescence and electroluminescence spectroscopy are performed. Illuminated current-voltage characteristics and quantum efficiencies are determined. Specular and diffuse reflectivities are measured as a function of wavelength. Technology computer-aided design (TCAD) software is used to simulate the performance of the overall nanowire device. The contribution from quantum dots or quantum wells is simulated by solving for the carrier wavefunctions and density of states with the quantum structures. The discretized density of states from the quantum dots is modelled and used in a complete drift-diffusion device simulation to reproduce electroluminescence results. The carrier transport properties are modified to demonstrate effects on the overall device performance. An alternate design is also proposed which uses an InGaN nanowire subcell on top of a silicon bottom subcell. The dual-junction design allows a broader absorption of the solar spectrum, increasing the operating voltage through monolithically grown series-connected, current-matched subcells. The performance of such a cell is simulated through drift-diffusion simulations of a dual-junction InGaN/Si solar cell. The effects of switching to a nanowire subcell based on the nanowires studied in this thesis is discussed.

abstract: The state of the solar industry has reached a point where significant advancements in efficiency will require new materials and device concepts. The material class broadly known as the III-N's have a rich history as a commercially successful semiconductor. Since discovery in 2003 these materials have shown promise for the field of photovoltaic solar technologies. However, inherent material issues in crystal growth and the subsequent effects on device performance have hindered their development. This thesis explores new growth techniques for III-N materials in tandem with new device concepts that will either work around the previous hindrances or open pathways to device technologies with higher theoretical limits than much of current photovoltaics. These include a novel crystal growth reactor, efforts in production of better quality material at faster rates, and development of advanced photovoltaic devices: an inversion junction solar cell, material work for hot carrier solar cell, ground work for a selective carrier contact, and finally a refractory solar cell for operation at several hundred degrees Celsius. / Dissertation/Thesis / Doctoral Dissertation Materials Science and Engineering 2016

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:42:28Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:02:00Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:34:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:06:46Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2015-12-22T09:27:04Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2015-12-22T09:27:04Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Orientador: Maria José Santos Pompeu Brasil / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física "Gleb Wataghin" / Made available in DSpace on 2018-08-17T05:37:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GonzalezBalanta_MiguelAngel_M.pdf: 3522641 bytes, checksum: 4f38baba120bb574a54a03d7c1ebc335 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Nesta dissertação investigamos os efeitos dos íons de Mn na dinâmica do spin de elétron em poços quânticos de InGaAs/GaAs. Os poços têm um gás de buracos gerado por dopagens em suas barreiras, sendo uma dopagem tipo delta de Mn numa das barreiras e uma dopagem tipo delta de C, na outra. A densidade de buracos foi determinada mediante medidas de transporte e são consistentes com as densidades obtidas das energias de Stokeshift. Utilizamos diversas técnicas ópticas, como a fotoluminescência no modo contínuo (PL-CW) e resolvida no tempo (PL-RT), a fotoluminescência de excitação (PLE-CW), e o efeito Hanle óptico, sempre usando luz circularmente polarizada para excitação e analisando a polarização circular da luz emitida. Comparamos os tempos de vida ( ? ) e de relaxação do spin ( ? s) dos elétrons obtidos através destas técnicas e discutimos as diferenças intrínsecas destes métodos e o significado físico dos parâmetros fornecidos por eles. Analisamos também o efeito da presença dos íons de Mn, que são íons magnéticos, sobre os tempos vida e de spin dos elétrons em uma série de amostras com diferentes quantidades de Mn incluindo a amostra de referencia sem Mn. Os resultados encontrados revelam um limite para a concentração de Mn, para a qual ambos, ? e ? s, apresentam uma queda abruta. Surpreendentemente, esta queda não afeita o grau de polarização CW, pois a razão ?/? s que determina este parâmetro permanece basicamente constante para todas as amostras / Abstract: We have studied the effect of Mn ions on the spin-relaxation of electrons in a InGaAs/GaAs quantum well (QW). The QW has a two-dimensional hole-gas generated by doping the barriers, whereas one of the barriers has a Mn-planar layer and the other one, a C planarlayer. The hole densities were determined by Shubnikov-de-Haas oscillations and are consistent with the Stokes-shift energies obtained by optical measurements. We have performed continuouswave photoluminescence measurements (CW-PL), excitation photoluminescence (CW-PLE), timeresolved (TR-PL), and Hanle effect with circularly polarized excitation and detection. We compare the lifetime ( ? ) and the spin relaxation time ( ? s) obtained using those techniques and we discuss the differences between the various techniques and the physical meaning of those parameters. We also analyze the effect of Mn ions on ? s and ? for the series of samples with different Mn concentrations, including a reference sample with no Mn doping. The results revealed a threshold of Mn concentration at which both, and ? s, show a strong and abrupt fall. Surprisingly, this fall does not affect the CW effective polarization degree, since the ratio s that determines this parameter remains basically constant for all samples / Mestrado / Física da Matéria Condensada / Mestre em Física

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:42:28Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:02:00Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O presente trabalho descreve a metodologia para a padronização dos radionuclídeos 111In e 18F e a determinação dos Coeficientes de Conversão Interna do 111In em Sistema de Coincidência por Software (SCS). O 111In decai com uma meia-vida de 2,8 dias por processo de captura eletrônica seguido por emissão de raios gama concorrendo com os elétrons da conversão interna. O 18F é um emissor de pósitrons de meia-vida curta (1,8 h), usado em Medicina Nuclear. As soluções radioativas usadas neste trabalho foram fornecidas pelo Centro de Radiofarmácia do IPEN e as massas determinadas pela técnica do picnômetro. As medidas foram feitas utilizando o Sistema de Coincidência 4&pi;&beta;-&gamma; constituído por um contador proporcional de geometria 4&pi; a gás fluente e um semicondutor HPGe, acoplado a este sistema foi utilizado um sistema digital denominado de SCS com vantagem de obtenção da curva de extrapolação em uma única medida. A atividade do 111In foi determinada pela técnica de extrapolação linear da eficiência do contador proporcional usando absorvedores externos em ambos os lados das fontes. Os valores dos Coeficientes de Conversão Interna Total foram determinados selecionando duas janelas de raios gama (175 keV e 245 keV). A atividade do 18F foi determinada pela técnica de extrapolação linear da eficiência do contador proporcional utilizando a discriminação eletrônica. O código de simulação Monte Carlo ESQUEMA versão 9 foi usado para simular a extrapolação da curva da eficiência do 18F, considerando as características do esquema de desintegração e todos os detalhes geométricos do sistema de detecção. / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:34:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:06:46Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Este trabalho apresenta os métodos de padronização de 111In e 99mTc, em sistemas de coincidências 4&pi;&beta;-&gamma;. O 111In foi produzido em cíclotron pela reação 111Cd(p, n)111In; decai com uma meia vida de 2,8 dias pelo processo de captura eletrônica populando os níveis excitados do 111Cd, emitindo raios gama de 171 keV e 245 keV. O 99mTc decai com uma meia vida de 6,007 h por transição isomérica do decaimento radioativo do 99Mo . A padronização do 111In foi feita no sistema 4&pi;&beta;-&gamma; constituído de um detector proporcional em geometria 4&pi; acoplado a dois cristais cintiladores de NaI(Tl) com eletrônica convencional. A radiação gama selecionada para medida em coincidência foi de (171 + 245) keV. A escolha da janela gama foi baseada na análise da previsão da curva de extrapolação obtida na simulação de Monte Carlo. A padronização do 99mTc foi feita num sistema 4&pi;&beta;-&gamma; usando um contador proporcional de janela fina acoplado a um cristal de cintilação NaI (Tl). A eficiência beta foi variada por discriminação eletrônica, usando sistema de coincidências por software (SCS). A padronização do 99mTc foi feita pela seleção de dois intervalos gama, um no pico de absorção total de 140 keV e outro no pico de absorção total dos raios X de 20 keV. O resultado da atividade experimental de duas soluções de 111In concorda com o resultado obtido pela simulação de Monte Carlo. As atividades experimentais do 99mTc para os dois intervalos gama selecionados estão de acordo dentro da incerteza experimental, indicando que a metodologia adotada é adequada. / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2015-12-22T09:27:04Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2015-12-22T09:27:04Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Receptores para o peptídeo liberador de gastrina (GRPr) são super expressos em vários tipos de células cancerígenas, incluindo câncer de mama e próstata. A Bombesina é um análogo do peptídeo GRP de mamíferos que se liga com alta especificidade e afinidade aos receptores do peptídeo liberador de gastrina (GRPr). Significantes pesquisas têm sido realizadas para desenvolver e radiomarcar um análogo da bombesina para diagnóstico de tumores de próstata e mama, utilizando-se técnicas de SPECT e PET, com radionuclídeos como 111In e 68Ga. O objetivo deste trabalho foi estudar a marcação com 111In de uma série inédita de peptídeos derivados de bombesina e determinar o potencial de aplicação no diagnóstico de tumores de próstata em modelos animais. Vários estudos foram realizados para padronizar o procedimento de marcação, variando-se temperatura, tempo de marcação, massa do peptídeo e atividade do radionuclídeo. Os resultados demonstraram que os análogos da bombesina estudados podem ser marcados com índio-111 com alto rendimento de marcação e alta atividade específica. Os estudos de biodistribuição em animais normais demonstraram que o derivado de BBN com espaçador aminoacídico Gly5 apresentou captação pancreática e intestinal expressiva, sugerindo ser o melhor derivado. Dois derivados DOTA- conjugados, com espaçador Gly5 foram radiomarcados com gálio-68 e investigados em modelo animal com tumor de próstata humano, indicando o potencial para aplicação do peptídeo radiomarcado no diagnóstico por PET. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP