Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2014-08-06T12:19:22Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) udson cabral.pdf: 2045459 bytes, checksum: 0c5126468995368f097978ee97cb41f5 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-08-06T12:19:22Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) udson cabral.pdf: 2045459 bytes, checksum: 0c5126468995368f097978ee97cb41f5 (MD5) Previous issue date: 2010 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / We investigate core-shell nanowires of diluted magnetic semiconductors (DMS) with remote n-type modulation doping. The incorporation of Mn2 ions acting as spin 5/2 impurities in the core region of the wire gives rise to a strong s-d exchange coupling between electrons in the wire and those of the d levels of the Mn2 ions. Applying an external magnetic eld along the axis of the wire, within the mean eld approximation, the s-d exchange generates a spin-dependent core potential. A gate voltage is applied radially to wire, to obtain some control over the density of the wire. Electronic strucutre of the wire was calculated within the e?ective mass approximation, in both approximations Hartree and spin density functional theory. We calculated the conductance of wire using the Landauer-B?uttiker formulation in the linear response regime, which generally results in a total conductance with well-de ned plateaus in GT = 2; 6; 10G0 (G0 = e2=h is the quanta of conductance), which occurred because in the system investigated the rst level is twofold degenerated (spin degenerescence) and the others are fourfold degenerated (spin degenerescence and orbital angular momentum). In the absence of a magnetic eld we observe that when we take into account the e?ects of exchange and correlation, the states with eigenvalues of Lz nonzero will be polarized while those with l = 0 isn't polarized. This unpolarized level with eigenvalue of Lz null suggests that, perhaps, the 0.7 anomaly (the emergence of two plateau at G = 0:7G0 and the other in G = G0) quantum wires on existing geometry of split-gate is related to the geometry of the wire. The results for total energy show that there are a competition between the ferromagnetic and paramagnetic states. / Investigamos nano fios de semicondutores magnéticos dilu??dos (DMSs - Diluted Magnetic Semiconductors) do tipo caroço-casca com dopagem remota tipo-n. A incorporação dos íons de Mn+2, que atuam como impurezas de spin 5/2 no caroço do fi o, faz surgir um forte acoplamento de trocas dentre os eletrons do fio e aqueles dos níveis d do íon Mn+2. Com a aplicação de um campo magnético externo ao longo do eixo do fi o, na aproximação de campo médio, a interação de troca s-d gera um potencial dependente do spin na região do caroço do fi o. Um potencial de gate é aplicado radialmente ao nanofi o, para obtermos um certo controle sobre a densidade eletrônica do fi o. Calculamos a estrutura eletrônica do nanofi o de DMSs usando o modelo da massa efetiva, tanto na aproximação de Hartree quanto na teoria do funcional da densidade dependente de spin (SDFT - Spin Density Functional Theory). Calculamos a condutância do nano fio usando a formulação de Landauer-B?uttiker no regime de resposta linear, o que de modo geral, resultou numa condutância total com platôs bem de finidos em GT = 2; 6; 10G0 (G0 = e2=h ?e o quanta de condutância), o que ocorreu porque no sistema investigado a primeira subbanda ?e duplamente degenerada (degenerescência de spin) e as outras duas são quadruplamente degenerada (degenerescência de spin e de momento angular orbital). Na ausência de um campo magnético observamos que ao levarmos em conta os efeitos de troca e correlação, os estados que possuem autovalor de Lz diferente de zero se polarizam enquanto que os que possuem l = 0 não se polarizam. Essa não-polarização do nível com autovalor de Lz nulo sugere que, talvez, a anomalia 0,7 (o surgimento de dois platôs um em G = 0; 7G0 e outro em G = G0) existente em os quânticos com geometria de split-gate esteja relacionada com a geometria do o. Os resultados obtidos para a energia total mostram que há uma competição entre os estados ferromagnético e paramagnéticos.

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-08-23T17:31:16Z No. of bitstreams: 1 AndreCortez.pdf: 8621619 bytes, checksum: a2c58769de7cc646bd6e13cee7259a78 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-23T17:31:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AndreCortez.pdf: 8621619 bytes, checksum: a2c58769de7cc646bd6e13cee7259a78 (MD5) Previous issue date: 2012-01-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / In this work we address a theoretical calculation of the electronic spectra in Si-Ge atomic chain that is arranged in a Fibonacci quasi-periodic sequence, by using semi-empirical quantum method based on Hückel extended model. We apply the Fibonacci substitutional sequences in the atomic building blocks A(Si) and B(Ge) through the in ation rule or recursion relation. In our ab initio calculations we use only a single point which is the sufi cient condition to consider all the orbitals and charge distribution across the entire system. Although the calculations presented here are more complete than the models adopted in the literature which take into account the electronic interaction, up to the second and third neighbors, an interesting property remains in their electronic spectra: the fractality (which is the main signature of this kind of system). We discuss this fractality of the spectra and we compare them with the randomic arrangement of Si-Ge atomic chain, and with previous results based on the tight-binding approximation of Schorödinger equation considering until the nearest neighbor. / Neste trabalho abordamos um cálculo teórico dos espectros eletrônicos em cadeia atômica de Si-Ge que é organizado em uma sequência Fibonacci quasi-periódica, usando o método semi-empírico com base no modelo quântico Hückel estendido. Nós aplicamos as sequências substitucional de Fibonacci nos blocos de construção atômica A(Si) e B(Ge) através da relação de recursão. Em nossos cálculos ab initio, usamos apenas um único ponto, que é a condição sufi ciente para considerar todos os orbitais e a distribuição de cargas em todo o sistema. Embora os cálculos apresentados aqui sejam mais completos do que os modelos adotados na literatura que levam em conta a interação eletrônica, até segundos e terceiros vizinhos, uma propriedade interessante permanece em seus espectros eletrônicos: a fractalidade (que é a assinatura principal deste tipo de sistema). Discutimos essa fractalidade dos espectros e as comparamos com os espectros de cadeia atômica randômica de Si-Ge, e, também, com os resultados prévios baseados na aproximação tight-binding da equação Schorödinger considerando até o vizinho mais próximo.

O estudo e conhecimento do magnetismo é muito importante para a nossa sociedade, devido ao grande número de aplicações que envolvem as propriedades magnéticas. Por isso, umas das problemáticas vigentes em física do estado sólido é o estudo, conhecimento e controle deste tipo de propriedades em diferentes tipos de materiais, dentre os quais encontramse materiais de dimensões nanométrica como nanofios e nanotubos. No presente trabalho temos como objetivo a realização de estudos sobre propriedades magnéticas tais como anisotropia e magnetização em sistemas formados por nanofios de Ni eletrodepositados em alumina nanoporosa, e nanotubos de NiB crescidos em membrana porosa de policarbonato. A caracterização microestrutural das amostras de nanofios de Ni foi realizada por difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, microscopia de força atômica e microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução. Os resultados mostraram que os nanofios de Ni tinham diâmetros de aproximadamente 60nm, são policristalinos com estrutura predominante fcc, embora também foram encontrados grãos minoritários de estrutura hcp. O tamanho de grão esteve na faixa entre 5 e 15 nm, aproximadamente. Por outro lado, os nanotubos de NiB estavam formados por uma liga amorfa de composição Ni80B20, com a presença de uma porção minoritária de pequenos cristalitos de NiB. Os nanotubos tinham comprimentos de 20 ?m aproximadamente, diâmetro externo de 400 nm e espessuras das paredes na faixa entre 50 e 160 nm. Todas as amostras foram caracterizadas magneticamente a partir de medidas de ciclos de histerese, curvas de remanências isotérmica e desmagnetizante (para a obtenção de curvas ?M) e curvas de inversão de primeira ordem (para o cálculo das distribuições FORC). Um novo modelo fenomenológico para estudar anisotropias, desenvolvido em nosso grupo de pesquisa, permitiu a determinação das constantes de anisotropias K1 (constante de anisotropia magnetocristalina de segunda ordem) e Ku (constante de anisotropia uniaxial) nos sistemas de nanofios de Ni. Os resultados mostraram que a constante de anisotropia K1 cresce conforme aumenta o comprimento dos nanofios, ficando próximo e até superior ao valor correspondente ao Ni massivo. O processo de nucleação e propagação de paredes de domínios transversais foi confirmado como mecanismo de inversão da magnetização nos nanofios, por meio da aplicação de um modelo analítico que determina o campo de nucleação do sistema. A importância das interações dipolares no comportamento magnético global destes sistemas foi evidenciada pela determinação das curvas ?M e das distribuições FORC. No caso dos nanotubos de NiB foi determinado que o mecanismo de inversão da magnetização corresponde à nucleação e propagação de vórtices, como acontece em outros sistemas similares. No entanto, foi observado que a espessura da parede do tubo tem um papel importante, porque foi verificado que a coercividade dos nanotubos decresce se a parede deles é suficientemente grossa em comparação com o tamanho de parede de domínio do Ni. Também para estes sistemas, as curvas ?M e das distribuições FORC mostraram a predominância de interações desmagnetizantes. / The study and knowledge of magnetism is very important for our society, due to the large number of applications involving magnetic properties. Therefore, one of the current problems in solid state physics is the study, knowledge and control of this type of properties in different types of materials, among which are materials of nanometric dimensions such as nanowires and nanotubes. In the present work, we have carried out studies on magnetic properties such as anisotropy and magnetization in systems formed by Ni nanowires electrodeposited in nanoporous alumina, and NiB nanotubes grown in polycarbonate porous membrane. The microstructural characterization of Ni nanowire samples was performed by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, atomic force microscopy and high resolution transmission electron microscopy. The results showed that Ni nanowires had diameters of approximately 60 nm, are polycrystalline with predominant fcc structure, although a minor fraction of hcp structure was also found. The grain size was in the range between 5 and 15 nm, approximately. On the other hand, the NiB nanotube samples were formed by an amorphous alloy of Ni80B20 composition, with the presence of a minor portion of small NiB crystallites. The nanotubes had lengths of approximately 20 µm, external diameter of 400 nm and wall thicknesses in the range of 50 to 160 nm. All the samples were magnetically characterized by measurements of hysteresis cycles, isothermal and demagnetizing remanence curves (to obtain ?M curves) and first-order reversal curves (for calculating FORC distributions). A new phenomenological model to study anisotropies, developed in our research group, allowed the determination of the anisotropy constants K1 (second order magnetocrystalline anisotropy constant) and Ku (uniaxial anisotropy constant) in the Ni nanowire systems. The results showed that the anisotropy constant K1 increases as the nanowire length increases, being close to and even higher than the Ni bulk value. The process of nucleation and propagation of transverse domain walls was confirmed as the mechanism for magnetization reversal in nanowires. This result as obtained by applying an analytical model that determines the nucleation field of the system. The importance of the dipolar interactions on the global magnetic behavior for these systems was evidenced by the determination of the ?M curves and the FORC distributions. In the case of NiB nanotubes, it was determined that the magnetization reversal mechanism corresponds to the nucleation and propagation of vortices, as in other similar systems. However, it has been observed that the wall thickness of the tube plays an important role because it has been found that the coercivity of the nanotubes decreases if their walls are thick enough compared to the Ni domain wall size. Also, for these systems, the ?M curves and the FORC distributions showed the predominance of demagnetizing interactions.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The present thesis shows a study of native defects (vacancies and antisites) in Beryllium Monoxide (BeO) by means of first principle calculations within Density Functional Theory (DFT). We made use of Local Density Aproximation (LDA) in order to approach correlation and shift term, and ultrasoft pseudopotentials in order to describe the electron-core interaction. The Kohn-Sham orbitals were described by plane waves expansion method. BeO was studied in two cristaline structures: wurtzite and zinc blend. Our results confirm the greater stability of wurtzite, as well as that both wurtzite and zinc blend are semiconductors with a broad gap. We noticed that all defects we have studied have shorter formation energy in a BeO wurtzite structure than in a zinc blend one. We showed that native defects in BeO, either in wurtzite or zinc blend, introduce levels in the forbidden band of the crystal causing considerable changes in eletronic properties, and, for some defects, we identified metal features. Charge Density and Projected State Density (PDOS) calculations allowed us to determine the origin of such levels. For vacancies, we noticed that defects levels have always originated from neighboring vacancy sites, and that. Be vacancy makes BeO to have a metal feature. In antisites, defects levels originated from the substitutional atoms themselves as well as from their neighboring atoms. When in a BeO wurtzite structure, both Be that is O substitutional in (BeO) and O that is Be substitutional in (OBe) keep the semiconductor feature of the material with a significant energy gap decrease. However, in zinc blend structure, the same defects change the semiconductor feature to metallic. / Usando cálculos de primeiros princípios, dentro do formalismo da Teoria do Funcional da Densidade (DFT), estudamos defeitos nativos (vacâncias e antiss´ıtios) em Mon´oxido de Ber´ılio (BeO). Utilizamos a aproxima¸c ao da densidade local (LDA) para tratar o termo de troca e correla¸c ao e pseudopotenciais ultrasuaves para descrever a intera¸c ao el´etron-caro¸co. Os orbitais de Kohn-Sham foram descritos usando uma expans ao em ondas planas. Estudamos o BeO em duas estruturas cristalinas, a wurtzita e a blenda de zinco. Nossos resultados confirmam a maior estabilidade da wurtzita, e ambos as estruturas s ao semicondutores com um gap amplo. Observamos que todos os defeitos estudados possuem menor energia de forma¸c ao quando presentes na estrutura da wurtzita do BeO, em compara¸c ao com a estrutura blenda de zinco. Mostramos que a presen¸ca de defeitos nativos no BeO, tanto na wurtzita como na blenda de zinco, introduzem n´ıveis na banda proibida do cristal, ocasionando mudan¸cas consider´aveis nas propriedades eletr onicas, e para alguns defeitos caracter ´ısticas met´alicas s ao observadas. C´alculos de densidade de carga e de densidade de estados projetada (PDOS), permitiram determinar a origem desses n´ıveis. Para as vac ancias, observamos que os n´ıveis de defeito se originam sempre dos ´atomos vizinhos ao s´ıtio da vac ancia, e que a presen¸ca da vac ancia de O n ao altera o car´ater semicondutor do material, enquanto que a presen¸ca da vac ancia de Be faz com que o BeO passe a ter um car´ater met´alico. No caso dos antiss´ıtios, os n´ıveis de defeito se originam dos pr´oprios ´atomos substitucionais, e dos ´atomos vizinhos ao antiss´ıtio. Quando presentes na estrutura wurtzita do BeO ambos antiss´ıtios, Be substitucional ao O (BeO) e O substitucional ao Be (OBe), mant´em o car´ater semicondutor do material, com uma redu¸c ao significativa no gap de energia. J´a na estrutura da blenda de zinco, estes mesmos defeitos alteram o car´ater semicondutor do material para met´alico.

Orientador: Edison Zacarias da Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-09T22:33:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Amorim_EdgardPachecoMoreira_M.pdf: 126699894 bytes, checksum: 643d8eb527747175e4bea9eb00e13e73 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Nanofios metálicos são objetos de estudo há pelo menos quinze anos e o interesse nestes novos materiais tem aumentado continuamente devido à possibilidade de utilizá-los como contatos metálicos em nanodispositivos eletrônicos. Por exemplo, entre duas pontas de nanofios ultrafinos, é possível inserir pequenas estruturas, tais como fulerenos ou moléculas orgânicas, podendo ser utilizados como dispositivos. A produção e a evolução de nanofios metálicos têm sido investigadas experimentalmente com o uso de várias técnicas, sendo a microscopia de transmissão de alta resolução uma das mais importantes. Enquanto há vasta literatura sobre o ouro, poucos trabalhos foram feitos sobre o cobre, outro importante metal. Neste trabalho estudamos a evolução dinâmica de nanofios de cobre sob tensão nas direções cristalográficas [111], [110] e [100] de elongação até a ruptura. A fim de comparar alguns resultados do cobre com o ouro fizemos o mesmo estudo para o ouro nas direções [111] e [110], para evidenciar diferenças e similaridades entre esses dois metais. O método utilizado para este estudo é a dinâmica molecular Tight-Binding. Este método mostrou-se uma excelente ferramenta para estudar a evolução dinâmica de nano½os metálicos, porque é mais preciso do que métodos utilizando potenciais empíricos já que calcula a estrutura eletrônica a cada passo na simulação e computacionalmente, muito mais rápido do que métodos de primeiros princípios. Apresentamos a evolução temporal das estruturas, a formação dos defeitos estruturais, a formação das pontas, cadeias atômicas lineares e as forças sustentadas pelos nanofios. Observamos que as forças sustentadas pelos nanofios têm comportamento dente-de-serra e que os nanofios de cobre formam cadeias atômicas lineares muito menores do que as formadas no ouro. Constatamos também a existência de estruturas helicoidais e comparamos a geometria estrutural entre nossos nanofios e imagens de microscopia. Nossos resultados estão em boa concordância com resultados experimentais / Abstract: Metallic nanowires have been a subject of study for at least ½fteen years. The interest in these new materials is increasing continuously due to the possibility of using them as metallic contacts in electronic nanodevices. For example, between two tips of very thin nanowires, it is possible to insert small structures, such as carbon buckyballs or small organic molecules, with the possibility of use as devices. The production and evolution of metal nanowires have been investigated experimentally with many techniques, the high resolution transmission electron microscopy one of the most important. While gold has received a lot of attention, copper which is also an important metal has had few works devoted to it. In this work we study the dynamical evolution of copper nanowires under stress along the [111], [110] and [100] crystallographic directions of elongation until their ruptures. In order to compare some results between copper and gold, we have performed the same study for gold in the [111] and [110] directions, to elucidate diÿerences and similarities between these metals. The method used was the Tight-Binding Molecular Dynamics (TBMD). The TBMD calculations have been show to be an excellent tool to study evolution of gold nanowires. This method is more accurate than empirical potential methods since it explicitly solves for the electronic structure at each time step, and it is much faster than first principles method. We present the dynamical evolution of the structures, the formation of structural defects, tips, linear atomic chains and the forces sustained by the nanowires. We observed that the forces sustained by the nanowires have a sawtooth behavior and that the copper nanowires form linear atomic chains which are much smaller than the chains formed in gold nanowires. We observed also, helicoidal structures and compare the structural geometry between our nanowires and images obtained from microscopy. Our results are in good agreement with the experimental results / Mestrado / Física da Matéria Condensada / Mestre em Física

Submitted by Daniella Sodre (daniella.sodre@ufpe.br) on 2015-04-08T12:46:12Z No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO José Holanda Júnior.pdf: 5336903 bytes, checksum: 75769129d8c80b7b88374c3964d3c44f (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-08T12:46:12Z (GMT). No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO José Holanda Júnior.pdf: 5336903 bytes, checksum: 75769129d8c80b7b88374c3964d3c44f (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2014-07-28 / FINEP; CNPq; CAPES; FACEPE / Arranjos de nanofios tem atra´ıdo muito interesse da comunidade cient´ıfica nos ´ultimos anos. Com isso, tˆem gerado algumas discuss˜oes a respeito da rela¸c˜ao entre propriedades microestruturais e magn´eticas deste tipo de sistema, em particular qual influˆencia a microestrutura possui quanto aos modos de revers˜ao da magnetiza¸c˜ao. Neste trabalho apresentamos um estudo experimental e te´orico afim de determinar as rela¸c˜oes intr´ınsecas entre propriedades microestruturais e magn´eticas, esbo¸cando os poss´ıveis modos de revers ˜ao da magnetiza¸c˜ao. Para esta an´alise foram produzidas amostras de arranjos de nanofios de trˆes tipos de materiais (n´ıquel, ferro e cobalto), todas nas mesmas condi¸c˜oes. A an´alise experimental foi feita por microscopia eletrˆonica (varredura e transmiss˜ao), que mostraram que nossas membranas apresentam poros de 25 nm e distˆancia entre poros, centro a centro de 52 nm. A microestrutura dos nanofios apresentou varia¸c˜ao de um material para outro, o que mostra a necessidade de ser tida em conta nos estudos. Propomos trˆes modelos anal´ıticos, com a finalidade de interpretar melhor as diversas propriedades das nossas amostras. Em particular, apresentamos um modelo para determinar o campo de anisotropia para o modo coerente de revers˜ao da magnetiza¸c˜ao atrav´es da varia¸c˜ao angular da coercividade e da remanˆencia, ou seja, em medidas de magnetiza¸c˜ao. Essa abordagem ainda permite determinar o campo de anisotropia por meio de parˆametros microestruturais. Como resultado tivemos valores de campo de anisotropia que variaram desde 462 (Oe) (amostra CoSTT) at´e 1822 (Oe) (amostra CoCTT). Os outros modelos tamb´em se aplicaram muito bem aos dados experimentais. Conseguimos com um tratamento sobre os Plots de Henkel calcular o valor das intera¸c˜oes magn´eticas de nossas amostras. Isso permitiu dizer o quanto um tipo de intera¸c˜ao ´e mais intenso que o outro. Usando o modelo para a constante de anisotropia determinamos rela¸c˜oes que permitiram interpretar os efeitos que a superf´ıcie dos nanofios sofreram com o tratamento t´ermico. Para os nanofios de n´ıquel conseguimos determinar de forma consistente aos valores reportados na literatura a constante de anisotropia de superf´ıcie, 0,31 ± 2% erg/cm2.

Orientador: Oswaldo Luiz Alves / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-08T20:29:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Romano_Ricardo_D.pdf: 7756171 bytes, checksum: bd3a8af5af06fb7ec50b3cd881d41bfd (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O desenvolvimento das nanoestruturas e suas aplicações compõem uma das áreas científicas em mais dinâmica ascensão. Grande parte dos estudos na área concentra-se nos métodos de preparação e, de uma forma geral, podem ser divididos em métodos físicos ou químicos. Os primeiros reúnem processos baseados em sistemas de feixes moleculares ou litografia, enquanto os últimos envolvem reações químicas em meios onde o crescimento dos cristais possa ser controlado e estabilizado. Nesta Tese foram preparadas nano(micro)estruturas de semicondutores II-VI e IV-VI a partir de três abordagens químicas distintas. Na primeira, foram obtidos nanocompósitos pelo encapsulamento de nanocristais de CdS e PbS no ambiente microporoso de um vidro transparente, comercialmente conhecido por Vycor®. A técnica envolvida foi a impregnação de peças do vidro com precursor single-source seguida por tratamento térmico visando a pirólise in situ do precursor. Efeitos de confinamento quântico no espectro óptico e micrografias eletrônicas de transmissão confirmaram a natureza nanométrica da fase ocluída. Na segunda, foram obtidos cristais nano e micrométricos de CdS, PbS e ZnS através da técnica conhecida por moldagem molecular por solvente coordenante, na qual precursores single-source foram tratados solvotermicamente em solventes coordenantes e levaram à formação de bastões de CdS, microestrelas de PbS e intercalatos de ZnS com etilenodiamina. Na última abordagem, nanocristais coloidais de CdSe com diferentes faixas de tamanho (2 a 7 nm) foram preparados com a finalidade de se estudar o comportamento da estrutura local e dinâmica vibracional do CdSe em função da redução no tamanho e substituição do agente de recobrimento usado na síntese / Abstract: The development of nanostructures and their applications constitute one of the most exciting scientific areas. A great number of studies in this area concern the preparation methods. Generally, they are classified in physical and chemical methods. The former class is based on molecular beam and lithography techniques, while the latter involves chemical reactions where crystal growth can be controlled and stabilized. In this Thesis, II-VI and IV-VI semiconductor nano(micro)structures were prepared according to three different approaches. In the first one, nanocomposites were obtained through the encapsulation of CdS and PbS nanocrystals into a porous and transparent commercial glass, named Vycor®. Glass pieces were impregnated with single-source precursors and, then, thermally treated in order to achieve in situ pyrolysis, making use of the porous environment as the stabilizer for the crystal growth. Quantum confinement effects in the optical spectrum and transmission electron micrographs characterized the nanometric dimensions of the occluded phase. In the second approach, a technique known as molecular templating by coordenant solvents was employed in order to obtaining CdS, PbS and ZnS nano(micro)crystals showing unusual morphologies. Single-source precursors were solvothermically treated in such solvents leading to CdS nanowires, PbS microstars and ZnS-ethylenediamine intercalates. In the last approach, colloidal CdSe nanocrystals with different size ranges (2 up to 7 nm) were prepared and employed in the study of the local structure and vibrational dynamics of CdSe as a function of crystal size reduction and substitution of the covering agent used in the synthetic procedure / Doutorado / Quimica Inorganica / Doutor em Ciências

Orientador: José Alexandre Diniz / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-24T05:49:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_MarcosViniciusPuydingerdos_M.pdf: 6478260 bytes, checksum: 702c164c26bda0f3d93109290d6f74a1 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Neste trabalho é apresentado o desenvolvimento do processo de obtenção de nanofios de silício (SiNW) para aplicações em dispositivos MOS tridimensionais utilizando as técnicas de Feixe Íons Focalizados com íons de Gálio (GaFIB) e Litografia por Feixe de Elétrons (EBL). O processo completo de fabricação foi desenvolvido para a obtenção de transistores sem junção baseados em nanofios (junctionless nanowire transistors, JNT), escolhidos devido à facilidade de processamento ¿ comparativamente a outros dispositivos, como FinFETs ¿ e à ausência de efeitos de canal curto e perfuração MOS (punchthrough). Lâminas de tecnologia SOI (Silicon on Insulator) foram utilizadas como substrato. GaFIB/SEM ¿ um sistema de duplo feixe acoplado a um microscópio eletrônico de varredura -, com resolução nominal de feixe iônico de 20 nm, foi utilizado para a definição dos nanofios de silício com dopagem local por íons de Gálio (p+ - SiNW) e deposição de dielétrico de porta de SiO2 e eletrodos de fonte, dreno e porta de Platina. Para deposição dos eletrodos metálicos e do dielétrico de porta foi utilizado feixe de elétrons disponível no SEM de modo a evitar implantação iônica extra e evitar o processo de sputtering dos nanofios de silício. As dimensões do comprimento (LFin) e altura (HFin) do nanofio, comprimento (LPorta) e largura (WPorta) da porta foram, respectivamente, 6 ?m, 15 nm, 1 ?m e 35 nm. O estudo da condução de corrente elétrica no p+-SiNW foi feito por medidas elétricas em dispositivos pseudo-MOS utilizando o dióxido de silício enterrado (BOX) da lâmina SOI como dielétrico de porta para controlar a corrente através do p+-SiNW. Curvas de corrente entre fonte e dreno (IDS) versus tensão entre a porta das costas da lâmina e fonte (VBGS) indicam regime de acumulação para o p+-SiNW. Curvas IDS versus VDS indicam que o dispositivo JNT opera como um resistor controlado pela porta. Por outro lado, a técnica EBL ¿ com resolução nominal do feixe eletrônico 2 nm ¿ foi utilizada para a fabricação de dispositivos JNT do tipo nMOS - com dopagem de Arsênio (n+-SiNW) por implantação iônica -, juntamente com o sistema de deposição a partir de fase química, ECR-CVV (Electron Cyclotron Ressonance) para a definição dos nanofios utilizando o sistema de corrosão por plasma RF e formação de dielétrico de porta. Eletrodos de fonte, dreno e porta de Titânio e Alumínio foram depositados pela técnica de sputtering. As dimensões de largura (W) e comprimento (L), assim como o número de nanofios dos transistores foram variados para permitir uma excursão de até 3 ordens de grandeza da corrente elétrica do dispositivo. As dimensões mínimas obtidas para o comprimento (LFin) e altura (HFin) do nanofio, comprimento (LPorta) e largura (WPorta) da porta foram, respectivamente, 10 ?m, 15 nm, 100 nm e 50 nm O tempo médio para fabricação de um dispositivo JNT utilizando o sistema FIB é de aproxi-madamente 2 dias e seu custo médio é estimado em US$ 4,000.00. Por outro lado, a fabricação do dispositivo utilizando a técnica EBL demanda maior tempo ¿ aproximadamente 10 dias ¿, contudo custando menos de uma ordem de grandeza do valor do FIB (aproximadamente US$ 150.00). Os resultados obtidos revelam que os métodos desenvolvidos nos sistemas FIB e EBL para fa-bricação de nanofios de silício para aplicações em nanoeletrônica são inovadores no Brasil e permitem avanços consistentes em nanofabricação. Esses processos, já calibrados, contribuirão para o desenvolvimento de novos processos, como, por exemplo, transistores do tipo FinFET ou dispositivos baseados em nanofios / Abstract: This work presents the development for obtaining silicon nanowires (SiNW) for applications in 3D MOS devices using Focused Ion Beam with gallium ions (GaFIB) and Electron Beam Lithography (EBL) techniques. The complete fabrication process was developed for obtaining junctionless nanowire-based transistors, chosen due to the simplicity of processing and to the absence of short channel and punchthrough effects. Silicon on Insulator (SOI) wafers were used as substrate. GaFIB/SEM - a dual beam system coupled to a scanning electron microscope -, with nominal resolution for the ionic beam of 20 nm, was used to define silicon nanowires and dope them locally by gallium ions (p+-SiNW), in addition to deposit SiO2 dielectric gate and Pt source, drain and gate electrodes. Metal electrodes and gate dielectric deposition were taken place with the electron beam available in the SEM to avoid extra ion implantation and prevent sputtering process of silicon nanowires. The dimensions obtained for the nanowire length (LFin) and high (HFin), gate length (LGate) and width (WGate) were, respectively, 6 ?m, 15 nm, 1 ?m e 35 nm. The study of the driving electric current through p+-SiNW was achieved by electrical measurements in the pseudo-MOS devices using the buried silicon dioxide (BOX) of the SOI wafer as gate dielectric to control the current through the p+-SiNW. Electrical current between source and drain (IDS) versus gate voltage between the back-gate and source (VBGS) curves indicate accumulation regime for the p+-SiNW. IDS versus VDS curves indicate that the JNT device operates as a gated resistor gate. Still, the EBL technique ¿ with nominal resolution for the electronic beam of 2 nm ¿ was used to fabricate nMOS JNT devices - with arsenic dopant (n+-SiNW) - along with ECR-CVC (Electron Cyclotron Resonance) chemical phase deposition plasma system, for defining the nanowires using RF plasma etching and formation of the gate dielectric. Titanium and aluminum source, drain and gate electrodes were deposited by sputtering. The dimensions of width (W) and length (L), as well as the number of nanowire transistors were varied to allow a range of up to 3 orders of the electrical current magnitude through the device. The minimum dimensions obtained for the nanowire length (LFin) and high (HFin), gate length (LGate) and width (WGate) were, respectively, 10 ?m, 15 nm, 100 nm e 50 nm. The average time for the fabrication of one single JNT device using FIB system is 2 days, with the average cost of US$ 4,000.00. Still, the device fabrication using EBL technique is longer ¿ approximately 10 days ¿, however it costs less than one order of magnitude compared to FIB (approximately US$ 150.00). These results show that the methods developed for FIB and EBL systems for fabrication of silicon nanowires for applications in nanoelectronics are innovative in Brazil and allow consistent advances in nanofabrication. These processes, now calibrated, will contribute to the development of new processes, for example, FinFET transistors based on nanowires / Mestrado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Mestre em Engenharia Elétrica

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:01:32Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2358_1.pdf: 7656154 bytes, checksum: 50296b686724f8fcdc8c47714a7f3c0a (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Este trabalho tem o objetivo de relacionar as características microestruturais com as propriedades magnéticas em arranjos de nanofios ordenados depositados em membranas porosas de óxido de alumínio. Inicialmente é apresentado um estudo sobre a preparação das membranas e a posterior eletrodeposição dos fios no interior dos poros. A seguir são descritas as características morfológicas e microestruturais destes sistemas a partir de imagens de microscopia eletrônica e mapas de energia dispersiva. Um estudo sobre as propriedades magnéticas dos arranjos, a partir das curvas de magnetização e de ressonância ferromagnética em função do ângulo de aplicação do campo externo, mostra o caráter uniaxial da anisotropia magnética destes sistemas e o predomínio das interações desmagnetizantes. Como tentativa para relacionar propriedades magnéticas e estrutura cristalina, se apresentam dois modelos baseados em cadeias de elipsóides, devido ao caráter policristalino dos nanofios e fundamentados em trabalhos recentemente apresentados na literatura. Aplicam-se ademais, os modelos antes mencionados para relacionar os parâmetros microestruturais neles relatados com uma grandeza macroscópica, que no caso é a constante de anisotropia de superfície

Orientador: Rafael Zadorosny / Resumo: Os materiais supercondutores são extremamente promissores a novas aplicações. Podemos encontrar diversos estudos sobre o supercondutor YBCO, porém o tratamento térmico para a formação da fase YBa2Cu3O7-δ (Y123) na forma de nanofibras ainda não é bem definido na literatura. Para estudar de forma sistemática essa questão, e definir uma boa rota de tratamento térmico, fios com diâmetros em torno de 300 nm foram obtidos por Solution Blow Spinning (SBS) a partir de uma solução contendo acetatos metálicos de ítrio, bário e cobre, polímero PVP (polivinilpirrolidona), ácidos acético e propiônico, e metanol. Os fios poliméricos foram submetidos a um tratamento térmico para obtenção da fase Y123. Este tratamento foi dividido em duas partes, a primeira variando a temperatura máxima de sinterização (850°C, 875°C, 900°C e 925°C) por 1 hora. E a segunda variando o tempo em que as fibras ficaram submetidas à temperatura de 925°C (10 min, 30 min, 1h, 3h e 6h). Para analisar a influência da temperatura e do tempo de sinterização foram utilizados Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Difração de raios-X (DRX) e Magnetometria AC. As análises de DRX indicaram a presença do YBa2Cu3O7-δ em todas as amostras, porém, com fases secundárias. As medidas de susceptibilidade magnética revelaram influência da temperatura de sinterização na blindagem magnética da amostra, indicando que as amostras tratadas a 925°C/1h obtiveram a melhor resposta magnética. Sendo assim, o melhor tratamento térmico foi o... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Although the production of YBa2Cu3O7-δ (Y123) has been extensively reported in the literature, there is still a lack of information concerning the ideal heat-treatment routes applied to Y123 nanowires. Thus, wires with diameters around 300 nm were prepared by Solution Blow Spinning (SBS) from a solution containing yttrium, barium and copper metal acetates, PVP polymer (polyvinylpyrrolidone), acetic and propionic acids, and methanol. The resulting polymer wires were heat-treated to obtain the Y123 ceramic phase. Those treatments were divided into two parts: in the first one, which lasted 1 hour, the maximum sintering temperature was changed (850°C, 875°C, 900°C, and 925°C); in the second one, the time of the plateau at 925°C was altered (10 min, 30 min, 1h, 3h, and 6h). The structural characterization was carried out by Scanning Electron Microscopy (SEM), X-ray Diffraction (XRD), and AC Magnetometry. SEM images revealed that all samples yielded wires with an average diameter ranging from 241 nm to 376 nm. XRD analysis indicated the presence of the secondary phase BaCuO2 in all samples, as well as the phase Y123. Magnetic measurements corroborate the other characterizations, and indicate the sample sintered at 925 °C/1h as the one giving the highest magnetic response. / Mestre