abstract: Inductors are fundamental components that do not scale well. Their physical limitations to scalability along with their inherent losses make them the main obstacle in achieving monolithic system-on-chip platform (SoCP). For past decades researchers focused on integrating magnetic materials into on-chip inductors in the quest of achieving high inductance density and quality factor (QF). The state of the art on-chip inductor is made of an enclosed magnetic thin-film around the current carrying wire for maximum flux amplification. Though the integration of magnetic materials results in enhanced inductor characteristics, this approach has its own challenges and limitations especially in power applications. The current-induced magnetic field (HDC) drives the magnetic film into its saturation state. At saturation, inductance and QF drop to that of air-core inductors, eliminating the benefits of integrating magnetic materials. Increasing the current carrying capability without substantially sacrificing benefits brought on by the magnetic material is an open challenge in power applications. Researchers continue to address this challenge along with the continuous improvement in inductance and QF for RF and power applications. In this work on-chip inductors incorporating magnetic Co-4%Zr-4%Ta -8%B thin films were fabricated and their characteristics were examined under the influence of an externally applied DC magnetic field. It is well established that spins in magnetic materials tend to align themselves in the same direction as the applied field. The resistance of the inductor resulting from the ferromagnetic film can be changed by manipulating the orientation of magnetization. A reduction in resistance should lead to decreases in losses and an enhancement in the QF. The effect of externally applied DC magnetic field along the easy and hard axes was thoroughly investigated. Depending on the strength and orientation of the externally applied field significant improvements in QF response were gained at the expense of a relative reduction in inductance. Characteristics of magnetic-based inductors degrade with current-induced stress. It was found that applying an externally low DC magnetic field across the on-chip inductor prevents the degradation in inductance and QF responses. Examining the effect of DC magnetic field on current carrying capability under low temperature is suggested. / Dissertation/Thesis / Doctoral Dissertation Electrical Engineering 2014

Le potentiel de la GMI a été exploré pour la réalisation d'un capteur magnétique de mesure du courant électrique. Une partie notable de ce projet a été consacrée à l'investigation de l'électronique de conditionnement du capteur, notamment, l'électronique d'excitation de l'élément sensible et l'électronique de détection de la variation de la tension à ces bornes. Une nouvelle solution d'oscillateur numérique précis, stable et de haute fréquence a été proposée. Un convertisseur tension-courant basé sur la source de Howland a été associé à cet oscillateur. Pour la détection, des technologies innovantes et prometteuses, tel que le détecteur RMS-DC pour les mesures précises, ont été proposées. Un conditionnement électronique permet d'utiliser ce détecteur pour la démodulation des signaux alternatifs. Une approche originale de détecteur d'amplitude sans seuil utilisant un amplificateur limiteur a été développée. Ces technologies ont été intégrées avec succès dans un capteur de courant électrique. / A GMI current sensor was designed. This study was devoted to the investigation of the electronic conditioning of the sensor. An accurate, stable and high frequency digital oscillator was developed. A voltage-to-current converter based on the Howland source was associated to this oscillator. An innovative and promising technology for precise measurements was proposed: the RMS-DC detector. This detector was conditioned for demodulating AC signals. Also an original approach of an amplitude detector using a limiting amplifier was developed. These technologies have been successfully integrated into a GMI current sensor.

Submitted by Maria Suzana Diniz (msuzanad@hotmail.com) on 2015-11-11T13:50:57Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 3438463 bytes, checksum: 58df13a5453da33ec72ad547b4ea7d40 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-11T13:50:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 3438463 bytes, checksum: 58df13a5453da33ec72ad547b4ea7d40 (MD5) Previous issue date: 2014-12-04 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The use of ferromagnetic materials such as steel have been abundant in products and manufacturing equipment due to their magnetic properties, which generates an interaction between them and the applied magnetic fields. This interaction has been studied for the development of Non-Destructive Testing (NDT) used to detect cracks, heterogeneity, degree of deformation and accompanying precipitation of desirable and / or undesirable phases in materials. In this work a NDT technique based on the application of magnetic fields in the region of reversal of the magnetic materials has been developed. There were compared an SAE 1045 steel and an ASTM 6261 aluminum alloy, being then classified as paramagnetic and ferromagnetic, respectively. It was tried to knowledge of how the variables metallographic geometry and texture could interfere with magnetic induction (B) in these materials. It was determined the values of H and optimum thickness, the equations relating the geometry, thickness, and shape of the samples had magnetic anisotropy and rotating the samples. The technique proved promising with both materials interacted with the magnetic field applied by working in a common region for the two materials magnetization, the magnetic region of reversibility. The method was sensitive to metallographic texture, being promising for determining the best direction of magnetization in materials for electrical purposes. The geometry of the samples influenced the amount of magnetic induction, carrying out mathematical corrections for the comparison of different shapes, sizes, thicknesses and materials is required. For the SAE 1045 steel was magnetic anisotropy due to the existence of metallographic texture from the manufacturing process by rolling steel. For aluminum ASTM 6261 did not occur in magnetic anisotropy due to the lack of metallographic texture. / O uso de materiais ferromagnéticos como o aço tem sido abundante na fabricação de produtos e equipamentos devido às suas propriedades magnéticas, que gera uma interação entre eles e os campos magnéticos aplicados. Essa interação tem sido estudada para o desenvolvimento de Ensaios Não Destrutivos (END) utilizados na detecção de trincas, heterogeneidades, grau de deformação e acompanhamento da precipitação de fases desejáveis e/ou indesejáveis em materiais. Neste trabalho foi desenvolvida uma técnica END baseada na aplicação de campos magnéticos na região de reversibilidade magnética dos materiais. Foram comparados um aço SAE 1045 e uma liga de alumínio ASTM 6261, sendo eles classificados como ferromagnético e paramagnético, respectivamente. Buscou-se o conhecimento de como as variáveis geometria e textura metalográfica poderiam interferir nas respostas de campo magnético induzido (B) nestes materiais. Determinaram-se os valores de H e espessuras ideais, as equações que relacionam geometria, espessura e formato das amostras e se havia anisotropia magnética rotacionando as amostras. A técnica se mostrou promissora, tendo ambos os materiais interagido com o campo magnético aplicado por se trabalhar em uma região de magnetização comum aos dois materiais, a região de reversibilidade magnética. O método se mostrou sensível à textura metalográfica, sendo promissora para a determinação da direção de melhor magnetização em materiais para fins elétricos. A geometria das amostras influenciou no valor de campo magnético induzido, sendo necessária a realização de correções matemáticas para a comparação de materiais de diferentes formatos, espessuras e tamanhos. Para o aço SAE 1045 ocorreu anisotropia magnética em virtude da existência de textura metalográfica proveniente do processo de fabricação por laminação do aço. Para o alumínio ASTM 6261 não ocorreu anisotropia magnética em virtude da inexistência de textura metalográfica.

Submitted by JEFERSON CAMARGO FUKUSHIMA null (jefersonfukushima@gmail.com) on 2016-09-22T21:13:46Z No. of bitstreams: 1 JEFERSON CAMARGO FUKUSHIMA.pdf: 3226498 bytes, checksum: f63c215c729b226ec0509c5cb4af067c (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-09-23T14:23:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 fukushima_jc_me_ilha.pdf: 3226498 bytes, checksum: f63c215c729b226ec0509c5cb4af067c (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-23T14:23:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 fukushima_jc_me_ilha.pdf: 3226498 bytes, checksum: f63c215c729b226ec0509c5cb4af067c (MD5) Previous issue date: 2016-08-05 / Fundação de Ensino, Pesquisa e Extensão de Ilha Solteira (FEPISA) / O presente trabalho apresenta um estudo de uma classe de materiais chamado de Elastômeros Magneto-Reológicos (MRE – Magneto-Rheological Elastomers, da sigla em inglês), com foco principal em sua resposta mecânico-magnética, onde as propriedades das micropartículas de Ferro Carbonila funcionalizaram a borracha de silicone. As amostras foram preparadas a partir da dispersão de partículas de Ferro Carbonila em borracha de silicone, sendo que, a vulcanização do material aconteceu por meio de um catalisador, e foram realizados ensaios do tipo de cisalhamento. Foram realizados ensaios experimentais de cisalhamento em que as amostras foram organizadas na forma de “sanduiche” formado por Latão/MRE/Latão/MRE/Latão e acopladas à máquina de ensaio universal entre imãs permanentes, no qual se analisou a relação tensão-deformação de várias amostras com concentrações de 18%, 33% e 48% em volume de Ferro Carbonila, com e sem campo magnético. Considerando a caracterização do MRE, são apresentados também resultados utilizando a técnica de Espectroscopia Infravermelha por Transformada de Fourier visando construir uma compreensão da relação entre as propriedades das amostras mediante sua concentração e a técnica de Microscopia Eletrônica de Varredura com o objetivo de se observar a caracterização morfológica das partículas dispersas no silicone. Os resultados apontam para a possibilidade de utilização do MRE em sistemas como absorvedores dinâmicos de vibrações sintonizáveis uma vez que os resultados obtidos apresentam até 50% de variação da rigidez entre o sistema com e sem campo magnético. / This dissertation presents a study of a class of materials called Magneto-Rheological Elastomers (MRE) with main focus on its mechanical and magnetic response, where the properties of the iron carbonyl micro particles functionalize rubber silicone. Samples were prepared from the dispersion of iron carbonyl particles in silicone rubber, and that vulcanization of the material took place by means of a catalyst, and the type of shear tests were performed. We carried out experimental shear tests in which the samples were arranged in the form of "sandwich" formed by Brass / MRE / Brass / MRE / brass and attached to the universal test machine between permanent magnets, which examined the relationship tension strain samples with different concentrations of 18%, 33% and 48% by volume iron carbonyl with and without magnetic field. Considering the characterization of the MRE, they are also displayed results using the Infrared Spectroscopy technique of Fourier Transform aimed at building an understanding of the relationship between the properties of the samples by concentration and scanning electron microscopy technique in order to observe the characterization morphological particles dispersed in the silicone. The results point to the possibility of use of the MRE system as Dynamic Vibration Absorbers tunable since the results obtained are within 50% variation of the stiffness of the system with and without magnetic field.

Made available in DSpace on 2016-12-12T20:15:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 capa ate a Introducao.pdf: 95782 bytes, checksum: 9c1b33c935822f8b7b9fab4eec59cfc6 (MD5) Previous issue date: 2012-03-08 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work presents a study about infuences that a quadripolar magnetic field periodically time dependent, can promote in a magneto-optical trap (MOT). The intention reflects the interest in finding an oscillating field configuration that enables the capture and provide benefits if compared to the typical process of trapping. In many papers that will be cited here, a MOT uses a magnetic field that promotes a linear steady magnetic field gradient from the center of the trap. Applying experimental results involving magnetic field oscillations, which will be quoted in detail throughout this text, came the initiative to mathematically model the problem and seek a form of oscillation that may result in a more efficient trapping. Numerical results in a one-dimensional model suggests that the number of atoms is strongly aflected by fuctuations, but we have not found, for the modulations suggests in this work, an oscillation model that could provide an increase of the trap atoms. It was noted that the oscillation frequency of the atom is subjected, aflect the amplitude of the oscillations in the number of trapped atoms. / Neste trabalho apresentamos um estudo sobre as influências que um campo quadripolar magnético, periodicamente dependente do tempo, pode promover em uma armadilha magnético-óptica (Magneto Optical Trap - MOT). O objetivo deste trabalho reflete o interesse em encontrar uma configuração de campo oscilante que possibilite o aprisionamento e forneça vantagens em relação ao processo típico de armadilhamento. Em muitos dos trabalhos que serão citados aqui, um MOT utiliza um campo magnético quadripolar estacionário que promove um gradiente de campo magnético linear à partir do centro da armadilha. Usando resultados experimentais envolvendo oscilações no campo magnético, que serão citados mais detalhadamente no decorrer deste texto, surgiu a iniciativa de modelar o problema matematicamente e buscar uma forma de oscilação que possa resultar em um aprisionamento mais eficiente. Resultados numéricos concebidos em um modelo unidimensional sugerem que o número de átomos é fortemente afetado pelas oscilações, mas não foi possível encontrar, para as modulações sugeridas neste trabalho, uma modulação que pudesse fornecer aumento expressivo no número de átomos armadilhados. Foi possível constatar que a freqüência da oscilação a que o átomo é submetido, afetará a amplitude das oscilações no número de átomos armadilhados.

Resumo: Neste trabalho é apresentado uma proposta de absorvedor de vibrações ajustável tipo viga sanduíche utilizando fluido Magnetoreológico no centro. Para o desenvolvimento deste projeto foi realizada uma revisão sobre os vários tipos de absorvedores e algumas aplicações. Em seguida foi realizado um estudo sobre o comportamento do fluido magnetoreológico, mostrando como este material inteligente varia suas propriedades quando submetido a um campo magnético. O objetivo do estudo foi verificar as propriedades do sistema para realização de um futuro controle, que é realizado através da variação do campo magnético. Avaliou-se, também, a relação com a corrente elétrica, quais os parâmetros que o influenciam e como podemos produzir um campo magnético com a intensidade desejada. Para avaliar as características do sistema foi utilizado o modelo no programa Ansys, com o objetivo de se verificar o comportamento do sistema. Para encontrar as características reais do sistema foi utilizado o modelo na forma de espaço de estados modais, identificado através do método PEM, Método de Predição de Erros (do inglês Prediction Error Methods ���� PEM). Os testes experimentais foram realizados para se adquirir conhecimento do comportamento dinâmico deste tipo de fluido e, verificar se há repetibilidade nas medidas / Abstract: This work presents a proposal of a tunable vibrations absorber type sandwich beam, using the Magnetorheologic fluid in the intermediate layer. For the development of this study a revision of some types of absorber with some applications was carried out. After that, a study of the behavior of the magnetorheologic fluid was carried through, showing as this intelligent material tunable its properties when submitted to a magnetic field. The objective of this analysis was to verify the properties of the system for implementation of a future control, which is based on the variation of the magnetic field. It was realized an analysis of the relation of the electric current and the parameters that influence it, in order to produce a magnetic field with the desired intensity. The characteristics of the system were verified through a mathematical model obtained with the software Ansys. The real characteristics of the system were found through the identification method PEM, Prediction Error Methods, using modal space states formulation. Experimental tests were carried out in order to obtain know how of the dynamic behavior of this type of material / Orientador: Vicente Lopes Junior / Coorientador: Michael J. Brennan / Banca: Hermes Adolfo de Aquino / Banca: Edson Antonio Capello Sousa / Mestre

Orientador: Alexys Bruno Alfonso / Banca: Fábio de Jesus Ribeiro / Banca: André Luiz Malvezzi / O Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi da Unesp / Resumo: São calculados os níveis de energia para o átomo de hidrogênio sob campo magnético uniforme, utilizando o método das diferenças finitas. Estes resultados, quando multiplicados pelo Rydberg efetivo (que depende da massa efetiva e da permitividade elétrica do meio) correspondem à solução do problema de um elétron ligado a uma impureza doadora rasa em um semicondutor sob campo magnético (caso isotrópico, parabólico, não degenerado). Os valores encontrados, para campo nulo, são comparados com a solução analítica. Para campos magnéticos não nulos as soluções são comparadas com resultados teóricos obtidos mediante o método variacional ou por expansão em séries de potências na direção radial. O efeito do campo magnético sobre os orbitais atômicos é analisado a partir da representação gráfica dos mesmos. Os valores numéricos das energias de transição são comparados com dados experimentais para impurezas doadoras rasas em GaN, GaAs e InP. / Abstract: The energy levels of the hydrogen atom in a uniform magnetic field are calculated by using the finite difference method. The resulting energy levels, when multiplied by the effective Rydberg (that depends on the effective mass and the electric permittivity of the medium), correspond to the energy levels of an electron bound to a shallow donor impurity in a semiconductor (with non-degenerate, parabolic and isotropic conduction band) subject to a magnetic field. The results in the absence of the magnetic field are compared with the analytical solutions. For finite magnetic-field strengths, the solutions are compared with the results obtained by the variational method or through an expansion in a power series of the radial variable. The effect of the magnetic field on the atomic orbitals is analyzed with the aid of their graphical representation. The calculated transition energies are compared with experimental data for shallow donor impurities in GaN, GaAs e InP. / Mestre

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / As estrelas de nêutrons nascem com altas temperaturas (~ 1011 K) e durante alguns segundos sofrem um rápido resfriamento por emissão de neutrinos. O processo Urca direto é o principal mecanismo para explicar essa perda de energia. O problema do resfriamento das estrelas de nêutrons é um problema de grande interesse porque seu entendimento pode fornecer informações importantes sobre a constituição do interior da estrela. Na literatura existente até o momento, a emissividade de neutrinos é calculada considerando os núcleons como partículas não relativísticas quando considerados todos os níveis de Landau das partículas carregadas. Por outro lado, a emissividade de neutrinos para núcleons relativísticos é calculada considerando somente o primeiro nível de Landau (para campo magnético forte). Para campos magnéticos fracos, onde mais de um nível de Landau é ocupado, é usada a emissividade correspondente à do campo nulo. Neste trabalho aplicamos a teoria de Weinberg-Salan para interações fracas no cálculo da emissividade de neutrinos com e sem campo magnético presente, num cálculo totalmente relativístico para os núcleons e considerando todos os níveis de Landau. Esta é a contribuição original do trabalho. Para descrever a matéria a altas densidades, utilizamos uma teoria relativística de campo médio a temperatura zero que inclui apenas o octeto bariônico e os léptons mais leves. São apresentados os resultados para a emissividade de neutrinos, onde é evidente a ocupação dos diferentes níveis de Landau como função do campo magnético.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:19Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-03-30Bitstream added on 2014-06-13T20:40:13Z : No. of bitstreams: 1 souza_gvb_me_bauru.pdf: 3790655 bytes, checksum: 36b7d2cf1f9336099c7b86d22eaf6c33 (MD5) / Secretaria de Educação do Estado de São Paulo / São calculados os níveis de energia para o átomo de hidrogênio sob campo magnético uniforme, utilizando o método das diferenças finitas. Estes resultados, quando multiplicados pelo Rydberg efetivo (que depende da massa efetiva e da permitividade elétrica do meio) correspondem à solução do problema de um elétron ligado a uma impureza doadora rasa em um semicondutor sob campo magnético (caso isotrópico, parabólico, não degenerado). Os valores encontrados, para campo nulo, são comparados com a solução analítica. Para campos magnéticos não nulos as soluções são comparadas com resultados teóricos obtidos mediante o método variacional ou por expansão em séries de potências na direção radial. O efeito do campo magnético sobre os orbitais atômicos é analisado a partir da representação gráfica dos mesmos. Os valores numéricos das energias de transição são comparados com dados experimentais para impurezas doadoras rasas em GaN, GaAs e InP. / The energy levels of the hydrogen atom in a uniform magnetic field are calculated by using the finite difference method. The resulting energy levels, when multiplied by the effective Rydberg (that depends on the effective mass and the electric permittivity of the medium), correspond to the energy levels of an electron bound to a shallow donor impurity in a semiconductor (with non-degenerate, parabolic and isotropic conduction band) subject to a magnetic field. The results in the absence of the magnetic field are compared with the analytical solutions. For finite magnetic-field strengths, the solutions are compared with the results obtained by the variational method or through an expansion in a power series of the radial variable. The effect of the magnetic field on the atomic orbitals is analyzed with the aid of their graphical representation. The calculated transition energies are compared with experimental data for shallow donor impurities in GaN, GaAs e InP.

Made available in DSpace on 2016-08-18T18:19:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carlos Cesar Costa.pdf: 2011505 bytes, checksum: 17efa54b3a1a2bd2009b553d5382bb31 (MD5) Previous issue date: 2008-12-05 / In the present work of dissertation of the master's degree course, we studied the magnetic properties of films simple nanometric's as: iron on oxide of magnesium (F/MgO) and permalloy (Fe Ni) in room temperature, obtained by the eltro-deposition process by sputtering. The experimental results were interpreted in agreement with the models phenomenological that take into account the most relevant terms of the magnetic free energy of the system. We made an approach in accordance with the literature on the main mechanisms that originate the electric resistance in magnetic metallic films, such as: resistance electric ohm's, effects hall, anisotropic magnetoresistance (AMR). it is made a description of the main experimental techniques used in the characterization of films nanometric's, as the Magnetometer Optical for Kerr Effect (MOKE), Ferromagnetic Resonance (FMR) and Magnetoresistance (MR). This last technique, that it uses the method of the four tips, it is used to obtain the magnetoresistance curves. In this work, we studied the effect of the anisotropic magnetoresistance in simple films, where the magnetoresistance curves are associated to the competitions enter the energies Zeeman and of anisotropic magnetic. The effect of AMR was verifies for the samples of films nanometric's through numeric simulation. For the development of the research, we set up a Device of Variation of Magnetic Field DC (DVCM DC) and the experimental data are obtained through virtual instrumentation. The magnetoresistance curves were interpreted in agreement with the model phenomenological and we still used the hysteresis loop obtained by MOKE as parameters. / No presente trabalho de dissertação do curso de mestrado, estudamos as propriedades magnéticas de filmes nanométricos simples como: ferro sobre óxido de magnésio (Fe/MgO) e permalloy (Fe Ni) em temperatura ambiente, obtidos pelo processo de eltro-deposição por sputtering. Os resultados experimentais foram interpretados de acordo com os modelos fenomenológicos que levam em conta os termos mais relevantes da energia livre magnética do sistema. Fizemos uma abordagem em conformidade com a literatura sobre os principais mecanismos que originam a resistência elétrica em filmes metálicos magnéticos, tais como: resistência elétrica ôhmica, efeito Hall, magnetoresistência anisotrópica (AMR). É feita uma descrição das principais técnicas experimentais usadas na caracterização de filmes nanométricos, como o Magnetômetro de Efeito Kerr Magneto-óptico (MOKE), Ressonância Ferromagnética (FMR) e Magneto-resistência (MR). Esta última técnica, que usa o método das quatro pontas, é utilizada para obter as curvas de magneto-resistência. Neste trabalho, estudamos o efeito da magneto-resistência anisotrópica em filmes simples, onde as curvas de magnetoresistência estão associadas às competições entre as energias Zeeman e de anisotropia magnética. O efeito da AMR foi verificado para as amostras de filmes nanométricos via simulação numérica. Para o desenvolvimento da pesquisa, montamos um Dispositivo de Variação de Campo Magnético DC (DVCM DC) e os dados experimentais são obtidos via instrumentação virtual. As curvas de magneto-resistência foram interpretadas de acordo com o modelo fenomenológico e utilizamos ainda as curvas de histerese, obtidas por MOKE como parâmetros.