Foram crescidos monocristais semicondutores Pb1-xSnxTe através do Método Bridgman. Selecionou-se a liga Telureto de Chumbo-Estanho por apresentar banda de energia do tipo direto da ordem de 0,30 eV, permitindo operação no intervalo de 3-30 mm, ou seja, ideal lna fabricação de detectores fotovoltáicos para a operação na região do infravermelho terma (8-14 mm). As análises obtidas por microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura e medidas de raios-x indicaram que os resultados obtidos concordaram com os existentes na literatura, verificando-se, nos cristais crescidos, a presença de alta homogeneidade na sua composição e uma baixa densidade de defeitos. Através do diagrama de fases da liga Pb1-xSnxTe, pode-se observar que o soluto SnTe é rejeitado a partir da interface sólido/líquido na solidificação, formando uma camada enriquecida de soluto. Devido à presença da gravidade, o soluto acumulado na interface tende a se redistribuir uniformemente na fase líquida através da convecção, uma vez que o soluto SnTe é menos denso que o solvente PbTe. Como resultado, a distribuição final de soluto tende a ser acumulativa, aproximando da equação de Scheil, sendo verificado e comprovado através de análise de espectrometria por dispersão de energia (EDS), com o auxílio de microscopia eletrônica de varredura (MEV).

Este trabalho descreve a construção e operação de dois fornos especiais para crescimento de monocristais pelas técnicas de Bridgmann e Czochralski. Vários cristais de LiF puros e dopados foram crescidos nesses fornos e suas propriedades testadas. O forno para crescimento pela técnica de Bridgmann pode operar até 1800&#176C em atmosferas agressivas não oxidantes (por exemplo HF seco). Com esses fornos podem ser crescidos monocristais de MnF2 e PbF2. O forno para crescimento pela técnica de Czochralski permite a preparação de monocristais de Nitreto de Litio (Li3N) partindo do Lítio metálico e de Nitrogênio gasoso sob pressão. Os fornos e sua operação são descritos em detalhes permitindo sua reprodução. / This work describes the construction and operation of two special furnaces for crystal growth using Bridgmann and Czochralski techniques. Several LiF single crystals, pure and doped, were grown in these furnaces and their properties tested. The Bridgmann furnace allows operation at temperatures as high as 1800&#176C and no-oxidational agressive growing conditions (dry HF gas for example). In this furnace it is possible to grow MnF2 and PbF2 single crystals. The Czochralski furnace allows the growth of Li3N starting from Li metal and gaseons N2 under pressure. The furnaces and their operation are described in details allowing their reproduction.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-04-23Bitstream added on 2014-06-13T19:32:49Z : No. of bitstreams: 1 barragan_jtc_me_araiq.pdf: 6611602 bytes, checksum: e9b55826c4b84e334c744bc8f40d2651 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / O comportamento eletroquímico da liga Cu-16%Zn-8%Al (m/m) de fase ß policristalina e monocristalina orientada no plano (100) foi estudado em solução de tampão bórico/borato principalmente em pH 8,4. Alguns estudos também foram realizados no mesmo eletrólito em pH 7,5 e 9,5. A liga policristalina foi preparada por fusão dos metais, 99,9% pureza, em um cadinho de grafite, usando um forno de indução em temperaturas próximas a 1300 ºC, sob atmosfera de argônio. Os lingotes foram imediatamente esfriados na temperatura ambiente. A liga monocristalina foi preparada em forno vertical empregando-se o método de Bridgman. Os grãos da liga policristalina e monocristalina foram orientados utilizando o método de retro-reflexão de Laüe. Em seguida, para obter a fase ß ambas as ligas monocristalina e policristalina foram aquecidas por 20 minutos, resfriadas a 100 ºC e, em seguida, à temperatura ambiente. O monocristal foi orientado nos planos de baixos índices de Miller (100), (110) e (111), e os spots do filme da retro-reflexão de Laüe foram indexados. Para a liga policristalina, uma seção transversal foi examinada exibindo grãos com orientação preferencial, sendo a maioria próxima à direção [110]. Os estudos eletroquímicos foram realizados empregando-se medidas de potencial de circuito aberto (Eoc) e voltametria cíclica (CV). Para caracterizar a superfície metálica foram utilizadas difratometria de raios-X (XRD), microscopia óptica (OM) e eletrônica de varredura (SEM) e análise por separação de energias de raios-X (EDX). Para as amostras monocristalinas também foram utilizadas a espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X (XPS) e microscopia de força atômica (AFM). Os valores do parâmetro de rede obtidos para liga policristalina e monocristalina foram 5,867 0,003 0 a = l Å e 5,863 0,002 0 a = l Å, respectivamente e em ambas foi confirmada a presença...

Este trabalho descreve a construção e operação de dois fornos especiais para crescimento de monocristais pelas técnicas de Bridgmann e Czochralski. Vários cristais de LiF puros e dopados foram crescidos nesses fornos e suas propriedades testadas. O forno para crescimento pela técnica de Bridgmann pode operar até 1800&#176C em atmosferas agressivas não oxidantes (por exemplo HF seco). Com esses fornos podem ser crescidos monocristais de MnF2 e PbF2. O forno para crescimento pela técnica de Czochralski permite a preparação de monocristais de Nitreto de Litio (Li3N) partindo do Lítio metálico e de Nitrogênio gasoso sob pressão. Os fornos e sua operação são descritos em detalhes permitindo sua reprodução. / This work describes the construction and operation of two special furnaces for crystal growth using Bridgmann and Czochralski techniques. Several LiF single crystals, pure and doped, were grown in these furnaces and their properties tested. The Bridgmann furnace allows operation at temperatures as high as 1800&#176C and no-oxidational agressive growing conditions (dry HF gas for example). In this furnace it is possible to grow MnF2 and PbF2 single crystals. The Czochralski furnace allows the growth of Li3N starting from Li metal and gaseons N2 under pressure. The furnaces and their operation are described in details allowing their reproduction.

O desenvolvimento de sistemas eletroquímicos que produzam energia limpa, a baixo custo, além de contribuir com a redução dos problemas de saúde, esses causados pelo uso indiscriminado dos atuais combustíveis, tem despertado o interesse em compreender a reação de oxidação eletroquímica do etanol para emprego em sistemas de energia. O contexto abordado neste estudo se refere a reação de oxidação de etanol no seu aspecto mais fundamental. Para tal finalidade foram empregadas diferentes superfícies cristalográficas de platina, devido a ampla estabilidade desse metal em diferentes meios eletrolíticos. Os estudos também seguiram sob modificação dessas superfícies por adição do metal ródio. Nesse aspecto os resultados mostraram que para superfícies que possuem terraços de comprimento entre sete e catorze átomos combinados com ródio, o qual se depositou sob os degraus, as densidades de corrente obtidas durante o progresso da reação, ainda que possuam baixa intensidade, apresentaram potenciais mais negativos para iniciar o processo de conversão de espécies pré-adsorvidas a monóxido de carbono e também de monóxido de carbono a dióxido de carbono. Os estudos foram conduzidos usando técnicas de voltametria cíclica onde foi abordada a estrutura das superfícies e a relação entre densidade de corrente e potencial além da quantificação de cargas. Os produtos formados, como também a preferência reacional foram determinados empregando a técnica de espectroscopia no infravermelho. / The development of electrochemical systems that produce clean energy, reducing costs, and contributing to the reduction of health problems, those caused by the indiscriminate use of current fuels has raised interest in understanding the electrochemical oxidation reaction of ethanol for use in power systems. The study discussed in this context refers to the oxidation of ethanol at its most fundamental level. For this purpose were employed different crystallographic surfaces of platinum, because of the high stability of this metal in different electrolytic media. The studies also followed on surface modification by metal rhodium. In this aspect the results showed that for surfaces that have terraces of length between seven and fourteen atoms combined with rhodium atoms deposited on the steps, even though current densities were low, showed more negative potential to start the conversion process of species preadsorbed to carbon monoxide as well as carbon monoxide to carbon dioxide. The studies were conducted using cyclic voltammetry to investigate the effect of the structure of surfaces and the relationship between current density and potential and the quantification of charges. The formed products, as well as the preferential reactions paths for reaction were conducted using the infrared spectroscopy technique.

A presente dissertação consta de quatro capítulos, sendo que nos dois primeiros apresentamos alguns tópicos dos métodos diretos para determinação de estruturas e nos dois últimos, o desenvolvimento experimental e os resultados finais obtidos na determinação da estrutura cristalina e molecular de um produto natural extraído de E. Nitens, o (2R, 3S) - 2-hidroxi-3-(2&#8217 - hidroxi-isopropil) - 5-hidroximetil-8-metoximetil-1-ceto-1, 2, 3, 4-tetrahidronaftaleno, conhecido pelo nome vulgar Emotina B. A Emotina B, C16H22O5, cristaliza no sistema triclínico, grupo espacial P1. Os parâmetros da cela unitária encontrados foram: a=7,474(2), b=8,922(5), c=12,405(4)&#197, &#945=87,68(4), &#946=78,96(3), &#947=67,40(4)° V=715,042޵ dcalc=1,37g/cm3; Z=2 moléculas por cela unitária. Foram coletadas em 1667 reflexões únicas, utilizando o difratômetro automático CAD-4, com radiação monocromatizada de MoK&#945, das quais foram mantidas 1010 reflexões, consideradas observadas segundo o critério I&#62 2&#948(I). A estrutura foi resolvida por métodos diretos (MULTAN-80) e por síntese de Fourier-diferenças sucessivas e refinadas por mínimos quadrados (SHELX-76) até um índice de discordância, R=0,054 para apenas as reflexões observadas e 0,067 para todas as reflexões.As moléculas são aproximadamente planas com variações conformacionais significativas apenas na parte alifática. Relacionam-se através de um pseudo-centro de inversão parcial localizado em (0,0846; 0,0622; 0,4174). Os esquemas de ligação hidrogênio são diferentes nas moléculas A e B e consistem de ligações intra e intermoleculares. / This dissertation consists of four chapters. Chapters 1 and 2 present some theoretical aspects of direct methods for crystal structure determination. Chapters 3 and 4 present the description of the experimental work and the crystal structure determination of a natural product obtained from E. Nitens, the (2R, 3S)-2-hydroxy-3-(2&#8217-hydroxy-isopropyl)-5-hydroximethyl-8-methoxymethyl-1-ceto-1, 2, 3, 4-tetrahydronapghtalen (Emmotin - B). Emmotin - B, C16H22O5, crystallizes in the triclinic system, space group P1. Cell dimensioned are: a=7,474(2), b=8,922(5), c=12,405(4)&#197, &#945=87,68(4), &#946=78,96(3), &#947=67,40(4)° V=715,042޵ dcalc=1,37g/cm3; Z=2 molecules/unit cell. The intensities of 1667 unique reflexions were collected using a CAD-4 automatic diffractometer with monochromated MoK&#945 radiations of which only 1010 with I&#62 2&#948(I) were considered observed. The structure was solved by direct methods (MULTAN-80) and successive applications of difference-Fourier calculations. It was refined by least square methods (SHELX-76). The final agreement index was R=0.054, considering only the observed reflexions and 0.067, considering all reflexions. The two independent molecules are almost identical showing discrepancies only in conformation of the aliphatic side chains. They are mutually related by a partial pseudo center of symmetry located at (0.0846, 0.0622, 0.4174). The hydrogen bonding schemes are different in both A and B molecules and consist of intra and intermolecular bonds.

O titanato de estrôncio é um dielétrico com elevada energia de gap entre a banda de va-lência e a banda de condução, porém quando alguns íons de oxigênio são removidos de sua estrutura cristalina, o composto se torna um semicondutor dopado do tipo n com um regime de ionização de impurezas diferente dos outros semicondutores convencionais. Além disto, o composto exibe uma supercondutividade anômala que diverge da teoria BCS no que diz respeito às interações elétron-fônon. Na medida em que o oxigênio é removido do cristal, a resistividade elétrica diminui no composto, sendo assim, este trabalho tem o objetivo de estudar a evolução do tratamento térmico que transforma o estado isolante em um semicondutor através de medidas de resistividade elétrica in situ durante o tratamento de desoxigenação de monocristais de titanatos de estrôncio crescidos pelo método Floating zone. Com o interesse de estudar as propriedades físicas do sistema Sr1-xCaxTiO3, amostras com diferentes teores de cálcio na faixa entre x = 0 e x = 0,05 foram preparadas e caracteriza-das por difratometria de raios X e medidas de calor específico. A cinética de desoxigena-ção é descrita por modelos matemáticos ajustados sobre pontos experimentais adquiridos nas medidas de resistividade elétrica in situ durante o tratamento térmico. Foi observado que a cinética de desoxigenação é de primeira ordem com energia de ativação de 1,4±0,1 eV, que concorda com os dados previamente reportados na literatura. / Strontium titanate is a dielectric material with large energy gap between valence and con-duction bands. However, when some oxygen ions are removed from the crystal structure it becomes n-type semiconductor with an impurity ionization regime which differs from conventional semiconductors. Furthermore, this compound exhibits non-conventional su-perconductivity which can not be described by electron-phonon interaction predicted by BCS theory. When oxygen gets out from the sample electrical resistivity decreases. The goal of this work is study the deoxygenation kinetics during annealing which turns an insulator into a semiconductor using in situ electrical resistivity measurements during the thermal an-nealing of titanate single crystals grown by Floating zone Method. In order to study physical properties of Sr1-xCaxTiO3 system, samples with different cal-cium contents between x = 0 and 0.05 were prepared and characterized by X-ray difratom-etry and heat capacity. Deoxygenation kinetics were analyzed by models with fits the experimental data acquired at in situ electrical resistivity measurements. It was observed that deoxygenation kinetics is of first order with energy activation of 1,4±0,1 eV The estimated value for activation energy agrees with previously reported data.

O titanato de estrôncio é um dielétrico com elevada energia de gap entre a banda de va-lência e a banda de condução, porém quando alguns íons de oxigênio são removidos de sua estrutura cristalina, o composto se torna um semicondutor dopado do tipo n com um regime de ionização de impurezas diferente dos outros semicondutores convencionais. Além disto, o composto exibe uma supercondutividade anômala que diverge da teoria BCS no que diz respeito às interações elétron-fônon. Na medida em que o oxigênio é removido do cristal, a resistividade elétrica diminui no composto, sendo assim, este trabalho tem o objetivo de estudar a evolução do tratamento térmico que transforma o estado isolante em um semicondutor através de medidas de resistividade elétrica in situ durante o tratamento de desoxigenação de monocristais de titanatos de estrôncio crescidos pelo método Floating zone. Com o interesse de estudar as propriedades físicas do sistema Sr1-xCaxTiO3, amostras com diferentes teores de cálcio na faixa entre x = 0 e x = 0,05 foram preparadas e caracteriza-das por difratometria de raios X e medidas de calor específico. A cinética de desoxigena-ção é descrita por modelos matemáticos ajustados sobre pontos experimentais adquiridos nas medidas de resistividade elétrica in situ durante o tratamento térmico. Foi observado que a cinética de desoxigenação é de primeira ordem com energia de ativação de 1,4±0,1 eV, que concorda com os dados previamente reportados na literatura. / Strontium titanate is a dielectric material with large energy gap between valence and con-duction bands. However, when some oxygen ions are removed from the crystal structure it becomes n-type semiconductor with an impurity ionization regime which differs from conventional semiconductors. Furthermore, this compound exhibits non-conventional su-perconductivity which can not be described by electron-phonon interaction predicted by BCS theory. When oxygen gets out from the sample electrical resistivity decreases. The goal of this work is study the deoxygenation kinetics during annealing which turns an insulator into a semiconductor using in situ electrical resistivity measurements during the thermal an-nealing of titanate single crystals grown by Floating zone Method. In order to study physical properties of Sr1-xCaxTiO3 system, samples with different cal-cium contents between x = 0 and 0.05 were prepared and characterized by X-ray difratom-etry and heat capacity. Deoxygenation kinetics were analyzed by models with fits the experimental data acquired at in situ electrical resistivity measurements. It was observed that deoxygenation kinetics is of first order with energy activation of 1,4±0,1 eV The estimated value for activation energy agrees with previously reported data.

Orientador: Prof. Dr. Marcos de Abreu Ávila / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Física, 2015. / Crescemos usando o método de fluxo, com fluxo de estanho, os primeiros monocristais dos novos compostos intermetálicos RNiSi3 (R = terra rara) e realizamos suas primeiras caracterizações estruturais e magnéticas a baixas temperaturas. Os monocristais desta fase cresceram só para as terras raras pesadas, com R=Y, Gd-Tm. Os difratogramas obtidos da difração de raios X confirmam que estes compostos cristalizam no grupo espacial Cmmm e adotam uma estrutura ortorrômbica do tipo SmNiGe3. As medidas magnéticas dependentes da temperatura entre 2 K e 300 K revelam estados fundamentais antiferromagnéticos fortemente anisotrópicos, com a temperatura de Néel variando de 2.6 K até 32 K, para todos os compostos magnéticos da série. As isotermas magnéticas obtidas a baixas temperaturas para campos magnéticos de até H = 70 kOe exibem transições metamagnéticas dependentes da temperatura, do campo magnético e da orientação do cristal. Para os compostos TbNiSi3 e DyNiSi3 estas transições exibem grandes histereses, cuja complexidade se reflete nos diagramas de fase magnéticos. Com a redução do raio iônico dos lantanídeos de Gd a Tm, percebe-se uma tendência de redução da ortorrombicidade (diferença entre os parâmetros de rede a e c), acompanhada de uma mudança da orientação do eixo fácil de magnetização no plano ac, do GdNiSi3 ao HoNiSi3, para uma orientação paralelo ao eixo cristalografico b, com ErNiSi3 e TmNiSi3. / We have grown, using the flux method with tin as the flux, the first single crystals of the new intermetallic series RNiSi3 (R= rare earth), and performed the first structural and magnetic caraterization at low temperatures. Single crystals of this phase grew only for the heavy rare earths, with R=Y, Gd-Tm. X-ray diffraction confirms that these compounds crystallize in the Cmmm space group and assume a layered orthorhombic SmNiGe3-type structure. Magnetic measurements dependent on temperature between 2 K to 300 K reveal antiferromagnetic ground states with strong anisotropy and the Néel temperature ranges from 2.6 K to 32 K, for all magnetic compound of the series. Magnetic isotherms were obtained at low temperatures for applied fields up to H = 70 kOe and exhibit metamagnetic transitions dependent on temperature, magnetic field and crystal orientation. For the compounds TbNiSi3 and DyNiSi3 this transition exhibits a large hysteresis, whose complexity reflects in the magnetic phase diagrams. With the reduction of the lanthanide ionic radius from Gd to Tm, we can see a tendency of reduced orthorhombicity (difference between the lattice parameters a and c) accompanied by a change from orientation to easy magnetization axis in the ac plane for GdNiSi3 to HoNiSi3, to the orientation parallel to the b crystallographic axis, with ErNiSi3 and TmNiSi3.

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Este trabalho teve por objetivo a realização do estudo das propriedades ópticas, magnéticas e estruturais do cristal elpasolita Cs2NaAlF6 dopado com as concentrações de 0,1%, 1,0%, 3,0%, 10,0%, 30,0% e 50,0% de Cr3+. O interesse no estudo deste sistema reside na existência de uma larga e intensa banda de luminescência na temperatura ambiente, que se estende do visível ao infravermelho próximo, podendo então ser utilizado como fonte de radiação sintonizável em dispositivos ópticos, optoeletrônicos e detectores, entre outros. Para a investigação das propriedades ópticas foram feitas medidas de luminescência, excitação e luminescência resolvida no tempo, na temperatura ambiente e a baixas temperaturas. Os resultados obtidos mostram largas bandas de luminescência atribuídas aos íons de Cr3+, ocupando dois sítios octaédricos não equivalentes. Os resultados também mostram que a intensidade integrada da luminescência, o baricentro da banda de emissão e o tempo de vida do estado luminescente variam com a concentração de impureza residente no sistema. Foram realizadas medidas de calor específico em função do campo magnético em uma larga faixa de temperatura, cujos resultados mostram o aparecimento do efeito Schottky a baixas temperaturas. Medidas de susceptibilidade magnética em funcão da temperatura também foram realizadas, e mostram um comportamento paramagnético, típico do íon impureza Cr3+, com um ordenamento magnético de curto alcance. Para a determinação das propriedades estruturais foram realizadas medidas de difração de nêutrons na temperatura ambiente. / This work is devoted to study the optical, magnetic and structural properties of the elpasolite crystal Cs2NaAlF6 with 0.1, 1.0, 3.0, 10.0, 30.0 and 50.0% of Cr3+ ions. The interest on this material lies on the fact that such system presents a broad, intense band in the visible and infrared regions at room temperature and therefore can be used as a tunable radiation source in optical, optoelectronic devices and detectors, among others. To investigate the optical properties luminescence, excitation and time-resolved luminescence measurements at room and low temperatures were realized. The results show broad bands attributed to the Cr3+ ions in two non-equivalent sites, both of them with octahedral coordination. The results also show that the luminescence integrated intensity, emission baricenter and luminescence lifetime change with the change of impurity doping. Specific heat measurements were performed as a function of magnetic field in a wide temperature range, whose results show the appearance of the Schottky effect at very low temperatures. The magnetic susceptibility measurements show a paramagnetic behavior, typical of the dopant ion Cr3+, with a short-range magnetic ordering. To determine the structural properties, neutron diffraction measurements were realized at room temperature.