Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-03-13T13:53:31Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 4654460 bytes, checksum: 12deb013ebd813cf4586d90b3dfa8e8d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-13T13:53:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 4654460 bytes, checksum: 12deb013ebd813cf4586d90b3dfa8e8d (MD5) Previous issue date: 2016-09-01 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A produção dos nanocristais semicondutores, também chamados pontos quânticos (PQs), teve destaque na década de 1970 por meio do desenvolvimento da técnica de crescimento por feixes moleculares. Devido a sua expressiva característica óptica tamanho-dependente, este tipo de material atraiu muitas expectativas e diversas aplicações foram sendo desenvolvidas nas mais variadas áreas, de dispositivos optoeletrônicos à nanobiotecnologia. Em função deste grande interesse, diversas técnicas de produção, inclusive rotas químicas, foram surgindo de modo a simplificar a síntese e aumentar a qualidade das amostras. O nosso trabalho consistiu em estabelecer uma nova rota de síntese química para pontos quânticos coloidais de CdS, a qual demos o nome de “síntese em meio puramente aquoso”, por ela ocorrer totalmente em solvente aquoso. Apesar de existentes na literatura pontos quânticos produzidos em meio aquoso, segundo o nosso conhecimento em todos os processos de síntese são necessários procedimentos experimentais difíceis e controlados tais como: refluxo sob atmosfera inerte, controle de pH, controle de temperatura, ao contrário de nossa síntese, que se mostra muito mais simples quando comparados com rotas químicas já estabelecidas. Dentre os semicondutores do tipo II-VI, os pontos quânticos de CdS se destacam devido à sua grande variação em comprimentos de onda de emissão no espectro visível de fotoluminescência em função das variações em seu tamanho. Para a produção dos pontos quânticos de CdS utilizamos soluções salinas apropriadas como as fontes para os íons precursores de Cd 2+ e S 2- e como agente estabilizador utilizamos o dodecil sulfato de sódio, SDS, (C 12 H 25 SO 4 Na), que é um surfactante aniônico de cadeia longa. Conseguimos produzir pontos quânticos coloidais com diferentes tamanhos, que fluorescem em diferentes faixas do espectro visível, através de variações experimentais dos parâmetros que compõe a síntese, tais como as razões entre as concentrações dos precursores e razão entre precursores e o agente estabilizador. Por meio das caracterizações ópticas de fotoluminescência e absorção, juntamente com imagens de AFM, conseguimos mostrar que conseguimos sintetizar nanoestruturas de CdS com grande estabilidade e com tamanhos que variam entre 4 a 16 nm. / The production of semiconductor nanocrystals also called quantum dots, has its origins in the 1970s, with the development of molecular growth technique by electron beams. Due to its incredible size dependent optical properties, such materials has attracted many expectations and many applications have been developed in many fields, ranging from electronic devices to nanobiotechnology. Because this large interest several routes, including chemical routes, had come to simplify the synthesis and increase the quality of the samples. Our work was to establish a new route of chemical synthesis for colloidal quantum dots of CdS, which we call route in purely aqueous medium, since it fully occurs in aqueous solvent. Although quantum dots produced in aqueous medium already exist, according to our knowledge, in all the synthetic procedures, difficult and controlled experimental procedures are required, such as inert gas reflow, pH control, temperature control. Our synthesis turned out to be much simpler when compared to previous established chemical routes instead. Among the II-VI semiconductor quantum dots, CdS stands out due to its great variation in wavelengths in the luminescence and absorbance visible spectrum as a consequence of size variations. Our synthesis use appropriate salt solutions as sources of precursor ion Cd 2+ and S 2- . To stabilize the solution we use an anionic major carbon chain surfactant, sodium dodecyl sulfate, SDS, (C 12 H 25 SO 4 Na). We succeeded in producing colloidal quantum dots of different sizes and that fluoresce in different colors in the visible region, through experimental variations of the parameters that make up the synthesis, such as the ratios between chemical precursors concentrations and the ratio between precursor and stabilizing agent concentrations. Through different optical characterization techniques photoluminescence, absorption, and AFM images, we were able to show that we could synthesize CdS nanostructures with high stability and with sizes in the range of 4 to 16 nm.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nesta dissertação, apresentamos resultados da análise de um gás de elétrons bidimensional, confinado em um poço quântico parabólico de Ga_(1-x)Al_(x)As com campo magnético aplicado inclinado e intenso. Mostramos uma solução analítica exata para o caso de um gás de elétrons não interagente e provamos que o fator de Landé efetivo g*, que neste caso varia com a posição devido à própria variação da concentração de Al na liga GaAlAs, também contribui com um termo parabólico nas frequências normais, tornando-as dependente do spin. O termo normal do splitting Zeeman aparece, no entanto, com um fator g dado por aquele do GaAs. Indo além desse tratamento, incluímos um campo elétrico externo, aplicado paralelamente a direção de crescimento, de modo a modular a distribuição de cargas dentro do poço, e com isso controlar externamente os efeitos dos cruzamentos dos níveis. Calculamos numericamente os níveis de energia no poço parabólico quântico, variando o campo magnético aplicado e a inclinação do campo.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2017-03-22T16:54:11Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 10843444 bytes, checksum: 24a52ea9ba0a82f88e28e1a691b3b6a6 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-22T16:54:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 10843444 bytes, checksum: 24a52ea9ba0a82f88e28e1a691b3b6a6 (MD5) Previous issue date: 2016-08-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O presente trabalho trata do crescimento e caracterização de nanoestruturas semicondutoras crescidas pela técnica de epitaxia por feixe molecular. Os resultados mostram a confecção de novas estruturas, assim como o uso de substratos complacentes em estudos básicos de fenômenos de crescimento. Duas metodologias distintas foram empregadas. A primeira metodologia explora o uso de membranas parcialmente relaxadas como substratos virtuais para deposição de InAs. A amostra usada como substrato exibe diferentes parâmetros de rede para a parte não relaxada, relaxada e as rugas. Uma grande migração do material depositado (InAs) foi observado com acúmulo de material no topo das rugas. Uma análise semi quantitativa do misfit strain mostra que o material migra para as áreas com menor misfit strain, ao qual representa a região com menor potencial químico de superfície. Migração de material também é observado nas regiões auto suportadas de InGaAs presente na amostra. Nossos resultados mostram que a parte relaxada e rugas oferecem um lugar para o crescimento do InAs que fundamentalmente muda o comportamento do crescimento durante a deposição. Na segunda metodologia, a técnica de “Local Droplet Epitaxy” e “Ga assisted deoxidation” foram combinadas para a criação de buracos na superfície do substrato de GaAs. Na estrutura gerada foi conduzido um estudo morfológico do preenchimento com diferentes espessuras de AlGaAs o que gerou uma estrutura formada por buraco + monte. Esta estrutura tem uma profundidade média de 19 nm, comprimento de 780 nm e largura de 200 nm. As estruturas foram preenchidas com diferentes quantidades de GaAs e cobertas por uma camada de AlGaAs/GaAs gerando estruturas mesoscópicas de GaAs com 1,2 μm de comprimento e 150 nm de largura. As características óticas destas estruturas foram estudadas por microfotoluminescência. Foi observado emissões óticas à temperatura ambiente. Medidas à baixa temperatura demonstraram que o espectro ótico é formado por diferentes linhas excitônicas. Assim foi fabricado novas estruturas com características únicas que podem ser aplicadas para estudos básicos ou em dispositivos. / The present work deals with the growth and characterization of semiconductor nanostructures by molecular beam epitaxy. The results show the production of new nanoestructures as well as the use of compliant substrates for basic studies of growth phenomena. Two diffents methodologies were employed in this work. The first method exploits the use of partly released, relaxed and wrinkled InGaAs membranes as virtual substrates for overgrowth with InAs. Such samples exhibit different lattice parameters for the unreleased epitaxial parts, the released flat, back-bond areas and the released wrinkled areas. A large InAs migration towards the released membrane is observed with a material accumulation on top of the freestanding wrinkles during overgrowth. A semi- quantitative analysis of the misfit strain shows that the material migrates to the areas of the sample with the lowest misfit strain, which we consider as the areas of the lowest chemical potential of the surface. Material migration is also observed for the edge-supported, freestanding InGaAs membranes found on these samples. Our results show that the released, wrinkled nanomembranes offer a growth template for InAs deposition that fundamentally changes the migration behavior of the deposited material on the growth surface. In the second part, the Local Droplet Epitaxy and Ga assisted deoxidation technique were combined for fabricate holes in the GaAs surface. We study the initial hole template created and its overgrowth with AlGaAs generating a hole-mount structure. These hole-mount structures, with a hole depth of up to 19 nm and a length of ca. 780 nm and a width of ca. 200 nm, are than filled with GaAs and caped with a top AlGaAs/GaAs layer resulting into mesoscopic structures of up to 1.2 μm length and 150 nm width. We study the optical characteristics of the structures by photoluminescence. We observe room temperature emission from the mesoscopic structures. Low temperature photoluminescence investigations demonstrate that the optical emission is composed by single separated excitonic lines of several coupled, unstrained areas of the mesoscopic structure. Hence, we manufactured a unique optical emitter for potential application in base research or devices

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nesta dissertação, apresentamos resultados da análise de um gás de elétrons bidimensional, confinado em um poço quântico parabólico de Ga_(1-x)Al_(x)As com campo magnético aplicado inclinado e intenso. Mostramos uma solução analítica exata para o caso de um gás de elétrons não interagente e provamos que o fator de Landé efetivo g*, que neste caso varia com a posição devido à própria variação da concentração de Al na liga GaAlAs, também contribui com um termo parabólico nas frequências normais, tornando-as dependente do spin. O termo normal do splitting Zeeman aparece, no entanto, com um fator g dado por aquele do GaAs. Indo além desse tratamento, incluímos um campo elétrico externo, aplicado paralelamente a direção de crescimento, de modo a modular a distribuição de cargas dentro do poço, e com isso controlar externamente os efeitos dos cruzamentos dos níveis. Calculamos numericamente os níveis de energia no poço parabólico quântico, variando o campo magnético aplicado e a inclinação do campo.