Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Boron nitride (BN) is a compound formed by covalent bonds between boron and nitrogen atoms. In the crystalline phase it can be found in different structures, such cubic (c-BN), simgle hexagonal (h-BN), wurtzite (w-BN) and rhombohedral (r- BN). Similarly to graphite h-BN can form two dimensional structures, which can be cut to form tubes. Otherwise, c-BN has hardness similar to diamond, which is retained up to 2000 °C while diamond turns into to graphite at about 900 °C. These properties make BN a promissor material for nanoelectronics in a hot environment. Here, we investigate structural and electronic properties of BN nanotubes. Our study is directed not only to BN nanotubes in the pristine form (no defects), but also when topological defects (vacancies) and dopant impurities (Carbon) are present. The first principles calculations are based on the density functional theory with the generalized gradient approximation for the exchange-correlation term. The calculations were performed using the SIESTA computer code using gaussian functions to expand the Khon-Sham orbitals. We observe that C impurities have low formation energies when compared to vacancies have high formation energies. All the pristine BN nanotubes studied are non magnetic semiconductor with a band gap energy around 3.5 eV, which is almost independent of the tube chirality and diameter. Carbon impurities introduce localized electronic levels into the band gap while vacancies give magnetic moments to the BN nanotubes. Calculations for complex defects (carbon impurities and vacancies) show that the formation of these complex defects have lower formation energies when compared to the sum of the formation energies for isolated defects, indicating that these defects have higher probability of occurring. Double vacancies have formation energies close to those for single vacancies and in the equilibrium geometry, occurs a reconstruction where a pentagon-octagon-pentagon (5−8−5) structure is present. In the optimal geometry dangling bonds are not present and the magnetic moment is zero, but non-spin-polarized electronic levels are present in the band gap. / O nitreto de boro (BN) é formado por ligações covalentes entre B e N. Na fase cristalina pode ser encontrado nas diferentes estruturas: cúbica (c-BN), hexagonal (h-BN), wurtzita (w-BN) e romboédrica (r-BN). Similar ao grafite, o h-BN pode formar estruturas bidimensionais (planos ou camadas), as quais podem ser cortadas formando tubos. O c-BN tem uma dureza semelhante à do diamante, que é mantida até 2000 °C, enquanto que o diamante se desfaz em grafite a cerca de 900 °C. Estas propriedades fazem do BN um material promissor para nanoeletrônica em ambientes abrasivos. Neste trabalho, estudamos as propriedades estruturais e eletrônicas de nanotubos de BN. Nosso estudo é dirigido não só para os nanotubos de BN na forma pristina (sem defeitos), mas também quando defeitos topológicos (vacâncias) e impurezas (carbono) estão presentes. Os cálculos de primeiros princípios são baseados na teoria do funcional da densidade (TFD) com a aproximação do gradiente generalizado para o termo de troca-correlação (AGG). Utilizamos o código computacional SIESTA com funções gaussianas para expandir os orbitais de Khon-Sham. Observamos que as energias de formação para impurezas de carbono (C) são menores que para vacâncias. Os nanotubos de BN na fase pristina estudados são semicondutores não magnéticos com um gap de energia de cerca de 3,5 eV e praticamente independente do diâmetro e da quiralidade do tubo. Impurezas de carbono introduzem níveis eletrônicos localizados no gap enquanto que vacâncias geram momentos magnéticos para os nanotubos de BN. Cálculos para defeitos complexos (impurezas de C e vacâncias) mostram uma menor energia de formação quando comparados com defeitos isolados, indicando maior probabilidade de ocorrer. Vacâncias duplas têm energias de formação similares as de vacâncias simples e na geometria de equilíbrio ocorre uma reconstrução onde uma estrutura pentágono-octógono-pentágono (5−8−5) está presente. Não existem ligações pendentes e o momento magnético é zero, mas níveis eletrônicos de spin não polarizados estão presentes no gap.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:14:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 parte1.pdf: 2147467 bytes, checksum: 06d61abcd760c3d3a8cc6b1d61af88fa (MD5) Previous issue date: 2008-08-21 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this work, we performed an analysis of the structural and electronic stability of nanostructures of Boron Nitride (BN), such as layers, tubes and cones, when doped with Carbon, through first-principles calculations as implemented in code SIESTA. We found that substitutional doping of Carbon for either a single Boron or a single Nitrogen atom produces significant changes in the conductive properties of each material. Such replacement process transforms the formerly insulating material, in a n-type conductor, donnor of electrons, for Boron replaced by Carbon, and the p-type, acceptor of electrons, for the Nitrogen substitution. Furthermore, we also performed calculations with spin-polarization and found occurrence of spontaneous magnetization of 1μB for all doped structures, except for tube (6,0), which presented a magnetic moment of 0;2μB. This magnetization is attributed to the unpaired electron located in the pz orbital of carbon. It was also noted that the doped layers become more energetically stable as the number of atoms increases. To the tubes, increased stability occurs with the increase in diameter combined with the consequent increase in the number of atoms. At the cones, stability energy is reduced with the increase in the angle of disclination. These effects are the result of a combination of percentage concentration of the defect and the greater or lesser degree of hybridization. / Neste trabalho, fizemos uma análise da estabilidade estrutural e eletrônica de nanoestruturas de Nitreto de Boro (BN), tais como planos, tubos e cones, quando dopadas com carbono, através do uso de cálculos de primeiros princípios como implementado no código SIESTA. Encontramos que a dopagem substitucional de carbono por boro ou nitrogênio provoca mudanças significativas nas propriedades condutoras de cada material. Tais substituições transformam o material que antes era isolante, em condutor do tipo n, doador de elétrons, para o boro substituído pelo carbono, e do tipo p, receptor de elétrons, para a substituição do nitrogênio. Além disso, realizamos cálculos com polarização de spin e verificamos a ocorrência de um momento magnético de 1μB para todas as estruturas dopadas, com exceção do tubo (6;0) que apresentou um momento magnético de 0;2μB. Essa magnetização é atribuída ao elétron desemparelhado localizado no orbital pz do carbono. Foi verificado também que os planos dopados se tornam mais estáveis energeticamente à medida que o número de átomos aumenta. Para os tubos, o aumento da estabilidade ocorre com o aumento do diâmetro combinado com o consequente aumento do número de átomos. Já nos cones, a estabilidade energética é diminuída com o aumento do ângulo de disclinação. Esses efeitos são fruto de uma combinação entre porcentagem de concentração do defeito e do maior ou menor grau de hibridização.

Orientador: Douglas Soares Galvão / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-15T20:36:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Martins_EricPerim_M.pdf: 4738419 bytes, checksum: 1deb696f488f185162536d5284edd193 (MD5) Previous issue date: 2010 / Abstract: In this work we report a study about the structural and dynamical properties of boron nitride nanoscrolls (BNNSs). BNNSs are nanostructures formed by rolling up boron nitride (BN) sheets into a spiral(papyrus)-like format. Although carbon nanoscrolls (CNSs) have been observed experimentally synthesized using different techniques, up to this moment no experimental evidences for the existence of BNNSs have been reported. We have carried out molecular dynamics simulations using the well known Universal Force Field (UFF) to investigate the stability and formation processes of BNNSs formed by rolling up BN layers of different sizes. Our results showed that stable structures can be formed with dynamics quite similar to the ones observed to CNSs. Possible synthetic routes to obtain BNNSs are also addressed / Mestrado / Física da Matéria Condensada / Mestre em Física

Nenhuma / A aplicação de cosméticos é um recurso importante para a manutenção da saúde da pele e, conseqüentemente, de sua beleza. É de conhecimento que os efeitos dos raios ultravioletas são danosos à saúde da pele podendo resultar em aumento da incidência de câncer, envelhecimento precoce e outras mudanças cutâneas indesejáveis. Os efeitos dos raios infravermelhos são bem menos relatados, mas sabe-se que esses raios podem aumentar os danos na da pele induzidos pelos raios ultravioletas e provocar alterações em nível molecular além da sensação de queimadura na pele. Sob esse aspecto há uma maior necessidade em se formular protetores solares que possam oferecer tanto proteção para os raios ultravioletas quanto para os raios infravermelhos. Os filtros solares são pesquisados e desenvolvidos há bastante tempo e atualmente são criados com os recursos da nanociência e da nanotecnologia, como dióxido de titânio, importante ativo cosmético usado como filtro de radiações ultravioletas. Entretanto, para a proteção de radiação infravermelha pouco se tem pesquisado. Neste trabalho nitreto de boro (BN) nanoestruturado foi preparado empregando três rotas de síntese distintas. A primeira síntese inicia com a formação de um precursor preparado a partir do ácido bórico e melanina, seguido de um recozimento em temperaturas apropriadas para a formação do BN com estrutura hexagonal. A segunda rota utiliza a sílica mesoporosa SBA-15, de elevada ordem estrutural, como direcionador de rede. O BN foi sintetizado dentro dos canais do SBA-15. A terceira síntese utiliza um catalisador à base de ferro para a formação do BN nanoestruturado. Os materiais obtidos foram caracterizados por difração de raios-X, infravermelho, adsorção de gases, espectroscopia de energia dispersiva, microscopia eletrônica de Varredura e microscopia eletrônica de Transmissão. Os resultados revelaram um material nanoestruturado, sendo todos obtidos na fase hexagonal, com tamanhos de partículas variando entre 5 a 15 nm. Foi feito um estudo comparativo dos materiais com um agente ativo comercial, TiO2, empregado para proteção de radiação UV. Como o nitreto de boro apresenta absorção no infravermelho, uma formulação contendo partículas de dióxido de titânio junto com nitreto de boro seria uma combinação perfeita para ser aplicado como cosmético para proteção contra radiações solares em amplo espectro. / Regular use of appropriate cosmetics is an important resource for the maintenance of the skin health and, consequently, its beauty. The effect of ultraviolet rays is harmful to the health of the skin and can result in increase of the cancer incidence, aging and other undesirable cutaneous changes. The effects of the infra-red rays are less described in the scientific literature, but it knows that these rays can increase the damages on the skin induced by ultraviolet rays, provoking alterations in molecular level, beyond the sensation of burning in the skin. Considering this aspect there is a great necessity in creating formulations of solar protectors which can offer protection for the ultraviolet rays as well as the infra-red rays. The solar filters are researched at long time and currently they have been developed using knowledge of nanoscience and nanotechnology, as titanium dioxide, important cosmetic used as filter of ultraviolet radiations. However, for the protection of infra red radiation little has been researched. In this work boron nitride (BN) nanostructured was prepared using three distinct routes of synthesis. The first synthesis initiates with the precursor formation, prepared from boric acid and melanine, followed of annealing in appropriate temperatures for the formation of the BN with hexagonal structure. The second route the nanoporous silica SBA-15, with high structural order, as template of network. The BN was synthesized inside of the canals of the SBA-15. The third synthesis uses iron as catalyst for the formation of the nanostructured BN. The obtained materials were characterized by X-ray diffraction, infra-red spectroscopy, N2 adsorption, energy dispersive spectroscopy, and transmission electronic microscopy. The results showed a nanostructured material, all those with hexagonal phase, and particle sizes between 5 and 15 nm. It was made a comparative study of these materials with commercial active agent, TiO2, used for protection of radiation UV. As boron nitride presents absorption in the infra-red ray, we think that a special formulation contend titanium dioxide particles with nanostructured boron nitride would be a perfect combination to be applied as cosmetic for protection against solar radiations in broad specter.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O nitreto de boro hexagonal (h-BN) tem uma estrutura cristalina similar ao grafite e é conhecido como um importante material cerâmico com propriedades interessantes, tais como a excelente estabilidade química, boa resistência à corrosão, baixa densidade, alto ponto de fusão e boa condutividade térmica. Estas características fazem do h-BN um candidato atraente para uma ampla gama de aplicações técnicas. Recentemente, muitos estudos têm relatado a preparação de estruturas de nitreto de boro (BN) com morfologias especiais, tais como nanofolhas, nanofios e nanotubos. Este trabalho apresenta uma rota de síntese de nanoestruturas de BN produzidas a partir de boro elementar, nitrato de amônio e hematita como catalisador, em forno tubular pelo método CVD (chemical vapor deposition). O objetivo do trabalho é sintetizar nanoestruturas de nitreto de boro buscando aprimorar suas propriedades magnéticas oriundas do catalisador utilizado na reação. Para isso foram realizadas diferentes sínteses variando-se a concentração de catalisador no material de partida e a duração dos tratamentos térmicos. O estudo das propriedades magnéticas do material tem o intuito de verificar o potencial de aplicação dessas nanoestruturas, principalmente em tratamentos biomédicos como a hipertermia magnética. Estas amostras foram tratadas termicamente em diferentes etapas. A caracterização das amostras foi feita através de espectroscopia de infravermelho (FTIR), espectroscopia Mössbauer, difração de raios X (XRD), magnetômetro de amostra vibrante (VSM), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). Através da análise dos resultados obtidos foi possível confirmar a formação do h-BN, e elucidar as propriedades físico-químicas, estruturais e magnéticas das amostras. A partir das imagens de microscopia foi possível comprovar a formação de nanoestruturas de BN com morfologias variadas. Entre as nanoestruturas encontradas estão: nanofolhas, nanofibras, nanofios e nanotubos. Medidas de magnetização e espectroscopia Mössbauer mostraram que amostras com uma maior concentração do catalisador ou submetidas a um tratamento térmico prolongado apresentaram melhor magnetização. Testes de hipertermia magnética mostraram que as amostras que tiverem suas propriedades magnéticas aprimoradas apresentaram um maior potencial para geração de calor. / Hexagonal boron nitride (h-BN) has a crystal structure similar to graphite and it is well known as one important ceramic material with interesting properties, such as excellent chemical stability, good resistance to corrosion, low density, high melting point, and outstanding thermal and electrical properties. These characteristics make h-BN an attractive candidate for a wide range of technical applications. Recently, many studies have been reporting the preparation of nanostructures of boron nitride (BN) with special morphologies, such as nanosheets and nanotubes. This work reports a synthesis of boron nitride nanotubes produced from elemental boron powder, ammonium nitrate and hematite in tubular furnace by CVD (chemical vapor deposition) method. The aim of this work is to synthesize nanostructures of boron nitride seeking to improve their magnetic properties originating from the catalyst used in the reaction. For this different synthesis were carried out varying the catalyst concentration in the starting material and the duration of heat treatment. The magnetic properties of the materials were evaluated to verify the potential application of these nanostructures, especially in biomedical applications such as magnetic hyperthermia. These samples were thermally treated at different stages. The characterization of the samples was carried out by infrared spectroscopy (FTIR), Mössbauer spectroscopy, X-ray diffraction (XRD), vibrating sample magnetometer (VSM), scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). By analyzing the results it was possible to confirm the formation of h-BN, and to elucidate the physico-chemical, structural and magnetic properties of the samples. From the microscope images it was possible to prove the formation of BN nanostructures with different morphologies, like nanosheets, nanofibers, nanowires and nanotubes. Magnetization measurements and Mössbauer spectroscopy showed that samples with a higher concentration of the catalyst or subjected to prolonged treatment showed better magnetization. Tests have shown that hyperthermia magnetic samples which have enhanced magnetic properties had a greater potential for heat generation.

Submitted by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2015-02-13T14:53:05Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_EstudoInfluenciaDefeitos.pdf: 3902755 bytes, checksum: 3a98a1433ed84c0f44aaf4f80c9a6ffa (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2015-02-19T12:20:10Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_EstudoInfluenciaDefeitos.pdf: 3902755 bytes, checksum: 3a98a1433ed84c0f44aaf4f80c9a6ffa (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-19T12:20:10Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_EstudoInfluenciaDefeitos.pdf: 3902755 bytes, checksum: 3a98a1433ed84c0f44aaf4f80c9a6ffa (MD5) Previous issue date: 2014 / Os nanotubos de carbono e nitreto de boro são nano estruturas unidimensionais que apresentam comportamento tanto metálico quanto semicondutor, dependendo da sua quiralidade, exceto para os nanotubos de nitreto de boro que apresentam sempre características semicondutoras, caso não estejam dopados. Devido suas características eletrônicas, os nanotubos apresentam grandes possibilidades de aplicação em dispositivos de nanoeletrônica, tais como nanodiodos, nanotransistores e como elementos de interconexão, dentre outros. Por esta razão, é importante compreender como fatores externos agem sobre as propriedades de tais materiais. Um desses fatores externos é a introdução de defeitos nos nanotubos. Tais defeitos são a ausência de um ou mais átomos de carbono, pertencente ao nanotubo de carbono e, de nitrogênio ou boro, para os nanotubos de nitreto de boro, ou ainda, a substituição de átomos de carbono, nitrogênio ou boro por diferentes átomos na estrutura dos correspondentes nanotubos. Este trabalho apresenta um estudo teórico dos efeitos da introdução de defeitos, por substituição, nas propriedades eletrônicas dos nanotubos de carbono e nitreto de boro, via simulação ab-initio. Avaliam-se as estruturas de banda de energia e densidade de estados de nanotubos de carbono semicondutores e metálicos tipos armchair e zig-zag e apenas do tipo armchair para os nanotubos de nitreto de boro usando o método LACW – método das ondas cilíndricas linearizadas aumentadas. Além disso, devido a crescente importância dos nanotubos de nitreto de boro, fazemos um estudo sistematizado da estrutura eletrônica desses nanotubos, para uma supercélula formada por três células unitárias, usando dopagem intrínseca, bem como uma análise quantitativa, baseada na energia total e banda proibida, de estabilidade dessas estruturas. / The carbon and boron nitride nanotubes are one-dimensional structures which exhibit behavior both as metallic and semiconductor, depending on their chirality, except for the nanotubes of boron nitride which always have semiconductor characteristics, for pristine nanotubes. Due to their electronic characteristics, the nanotubes have great potential for application in nanoelectronic devices, such as nanodiodes, nanotransistors, interconnection elements, etc. For this reason, it is important to understand how external factors influence on the properties of such materials. One such factor is the introduction of external defects in the nanotubes. Such defects are the absence of one or more carbon atoms belonging to carbon nanotube and nitrogen or boron for boron nitride nanotubes, or the substitution of carbon, nitrogen or boron atoms by different ones in the structure of the corresponding nanotubes. This work presents a theoretical study of the effects of the introduction of a substitutional defects in the electronic properties of carbon and boron nitride nanotubes, via ab-initio simulation. The energy band and density of states structures was evaluated for both semiconducting and metallic carbon nanotube armchair and zig-zag types respectively and for boron nitride nanotube only armchair type using the method LACW - linearized augmented cylindrical waves. Furthermore, due to the boron nitride nanotubes are growing in importance, we make an additional systematic study of the electronic structure for these nanotubes, for a super cell formed by three unit cells, using intrinsic doping as well as quantitative analysis about relative stability based on the total energy and band gap value of these structures.

Submitted by Vasti Diniz (vastijpa@hotmail.com) on 2017-09-11T13:33:18Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2568503 bytes, checksum: df847883585ac25cc1e993ba9c1fcd9f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-11T13:33:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2568503 bytes, checksum: df847883585ac25cc1e993ba9c1fcd9f (MD5) Previous issue date: 2017-02-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The opening a energy gap in graphene is probably one of the most important and urgent topics in its research currently, since most of the proposed applications for graphene in nanoelectronic devices require the ability to adjust its gap. In materials similar to graphene as BN and BC2N, the tuning of some properties is also indispensable so that they can be used as basic components of future nanoelectronic and spintronic. Graphene nanoribbons are strong candidates in this regard. All these systems have widely tunable properties and there are several theoretical and experimental methods which can be used for this purpose, one of them is to incorporate defects, since these defects have been obtained experimentally in these systems. In this context, using first-principles calculations, based on the density functional theory (DFT), we investigate alterations in the structural, electronic, energetic and magnetic properties due to the inclusion of different types of defects in monolayers and nanoribbons of graphene, BN and hybrid graphene-BC2N. As a result of the controlled inclusion of these defects, a series of new results were observed, as well as the tuning of the structural, electronic, energetic and magnetic properties in these systems. / A abertura de um gap de energia no grafeno é provavelmente um dos temas mais importantes e urgentes em sua pesquisa atualmente, uma vez que, a maioria das aplicações propostas para o grafeno em dispositivos nanoeletrônicos requer a capacidade de ajustar seu gap. Em materiais similares ao grafeno como BN e o BC2N o ajuste de algumas propriedades também é indispensável para que eles possam fazer parte como componentes ativos na nanoeletrônica e spintrônica no futuro. As nanofitas são fortes candidatas nesse sentido. Todos esses sistemas possuem propriedades bastante ajustáveis e existem vários métodos teóricos e experimentais que podem ser usados para este fim, um deles, é a inclusão de defeito, defeitos têm sido obtido experimentalmente nesses sistemas. Neste contexto, usando cálculos de primeiros princípios baseados na teoria do funcional da densidade (DFT), investigamos as mudanças provocadas nas propriedades eletrônicas, energéticas, estruturais e magnéticas devido à inclusão de vários tipos de defeitos em monocamadas e nanofitas de grafeno, BN e híbridas de grafeno-BC2N. Como resultado da inclusão controlada desses defeitos, observamos uma série de novos resultados, bem como o ajuste de várias propriedades para esses sistemas através da inclusão controlada de defeitos.

Submitted by Irene Nascimento (irene.kessia@ufpe.br) on 2016-07-12T19:51:09Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Elizane Efigenia de Moraes.pdf: 9079354 bytes, checksum: 7ee5a581c6d0b14cdc6b518cd6aa7276 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-12T19:51:09Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Elizane Efigenia de Moraes.pdf: 9079354 bytes, checksum: 7ee5a581c6d0b14cdc6b518cd6aa7276 (MD5) Previous issue date: 2015-07-30 / Nesta dissertação estudamos as propriedades de transporte do nitreto de boro cúbico (cBN, para a sigla em inglês) com as superfícies de uma amostra de quatro camadas passivadas com hidrogênio: em uma superfície o H se liga ao B e na outra ao N. As características do transporte são investigadas com a introdução de dois eletrodos de ouro (Au), em equilíbrio eletrostático com a amostra e submetidos a uma diferença de potencial V em intervalos de interesse: 0:2 V 0:2, 1 V 1 e 3 V 3. O teste de tunelamento com voltagem nula também foi realizado. As principais propriedades observadas são brevemente relatadas em seguida: (i) Os eletrodos são idênticos (no cálculo inicial do programa Siesta adicionamos uma camada "tampão"de átomos, a qual é desconsiderada no programa Transiesta-propriedades de transporte. A simetria dos eletrodos (esquerda e direita) se manifesta com PDOS idênticos para voltagem nula nos intervalos de energia investigados; (ii) A característica I-V (corrente versus voltagem) da amostra apresenta um pico acentuado para V 0:25. A origem deste pico é atribuída à ocorrência do nível quase localizado do H, situado abaixo do nível de Fermi e hibridizado com estados sp3 do B, como evidenciado no cálculo de DFT (Siesta) da estrutura eletrônica e densidade de estados do sistema de quatro camadas. De fato, uma análise dos PDOS dos eletrodos e da amostra sugere que esta interpretação é compatível com o cálculo numérico do Transiesta para o tunelamento através da amostra e o cálculo das características IV através da Fórmula de Landauer-Büttiker: na configuração de equilíbrio mencionada, as correntes máximas obtidas foram Imax(V = 0:25 Volts ) = 163 pico Ampéres (pA) e Imax(V = 2:5 ) = 380 pA. (iii) Enfatizamos que, no intervalo 0:2 V 0:2 a característica IV é muito semelhante àquela observada em diodos de junção p-n. Por outro lado, no intervalo 3 V 3 a retificação é bem menos efetiva para jV > 0:2j ; (iV) outra observação de destaque é o aumento da corrente, isto é, jImax(V = 0:8 )j = 9:85 nano Ampéres (nA) quando a distância dos eletrodos e a amostra é diminuída. Os resultados sugerem o prosseguimento e o aprofundamento das investigações, tendo em vista o uso potencial do cBN passivado com hidrogênio em dispositivos eletrônicos. / In this thesis we study the transport properties of cubic boron nitride (cBN) with the surfaces of a sample of four layers hydrogen terminated hydrogen: on a surface, H binds to B and on the other, to N. The characteristics of the transport are investigated after the introduction of two gold electrodes in an electrostatic equilibrium with the sample and subjected to a potential difference V in intervals of interest:0:2 V 0:2, 1 V 1 e 3 V 3. Tunneling test with zero voltage was also made. The main observed properties are reported briefly: (i) the electrodes are identical (within a layer buffer atoms only considered in the initial calculation Siesta program, to simulate a bulk behavior, therefore it is not considered in Transiesta program, that is, for the calculation of transport properties). The symmetry of electrodes (left and right) manifests with identical PDOS to zero voltage in between the energy intervals investigated; (ii) The IV characteristic (current versus voltage) of the sample shows a sharp peak for V 0:25. The origin of this peak is attributed to the occurrence of nearly located H level, situated below the Fermi level and hybridized with sp3 states of B, and evidenced in the DFT calculation (Siesta) of the electronic structure and density of states of the four layer system. The PDOS electrode and the sample analyses suggest that this interpretation is compatible with Transiesta numerical calculation of the tunneling through the sample and to calculate the current versus voltage I (V) by the Landauer-Büttiker formula: the aforementioned balance setting, the maximum currents obtained were Imax(V = 0:25 Volts ) = 163 peak amps (pA) and Imax(V = 2:5 ) = 380 pA; (iii) - Another important observation was the increase in current, i.e. jImax(V = 0:8 )j = 9:85 nano amps (nA) when the distance of the electrodes and the sample is reduced. The results suggest the continuation and deepening of the study, considering the potential use of CBN passivated with hydrogen in electronic devices.

Made available in DSpace on 2016-08-18T18:19:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Karl Marx Silva.pdf: 2976285 bytes, checksum: 02b42e292682101cc350470d85dea0d7 (MD5) Previous issue date: 2007-08-21 / The Nanotechnology quickly advances to the development of new nanodevices. One of most important in the electronics is clocks that they synchronize the functioning of diverse devices in a determined circuit. In this work we study the development of nanooscillators based upon Carbon nanotubes and Boron-Nitride nanotubes. The atom that oscillates in the interior of each tube is the Neon atom under various temperature conditions and for different nanotubes lengths. The results indicate oscillation stability in a large range of temperatures, what it could mean its potential construction and application as a new device for nanoelectronics. / A Nanotecnologia avança rapidamente para o desenvolvimento de novos nanodispositivos. Uns dos mais importantes na eletrônica são os clocks que sincronizam o funcionamento de diversos dispositivos num determinado circuito. Neste trabalho estudamos o desenvolvimento de nanoosciladores a base de nanotubos de Carbono e nitreto de Boro. O átomo que oscila no interior de cada tubo é o átomo de Neônio sob diversas condições de temperatura e para diferentes comprimentos de nanotubos. Os resultados indicam estabilidade de oscilação numa ampla faixa de temperatura, o que pode significar o seu potencial construção e aplicação como um novo dispositivo para nanoeletrônica.

Orientadores: Abner de Siervo, Richard Landers / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-25T18:41:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DeLima_LuisHenrique_D.pdf: 24142455 bytes, checksum: b13ea70fe8434614a9b9ec40d25b3770 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Monocamadas sp2 de grafeno e nitreto de boro hexagonal (h-BN) têm atraído muita atenção devido ao descobrimento de importantes propriedades, por exemplo, alta resistência mecânica, boa condutividade térmica e excelente estabilidade química e térmica. Porém, enquanto o grafeno é um semicondutor de gap nulo com alta mobilidade dos portadores de carga; o h-BN é um isolante com um largo band gap. Além disso, quando estas monocamadas sp2 são obtidas na superfície de uma variedade de substratos, elas podem exibir superestruturas corrugadas com parâmetro de rede no plano da ordem de nanômetros. Estas superestruturas são importantes para o autoordenamento de moléculas, átomos ou aglomerados de átomos e também para a intercalação de partículas e átomos em posições específicas na interface entre a monocamada sp2 e o substrato. Nesta tese, realizou-se um estudo, básico e aplicado, de monocamadas sp2 de grafeno e h-BN obtidas sobre a superfície do SiC(0001) e do Rh(111), respectivamente. Do ponto de vista básico, foi aplicada a técnica de Difração de Fotoelétrons (XPD) para um estudo da estrutura atômica do grafeno obtido por aquecimento na superfície do SiC(0001) e para a camada de interface entre o grafeno e o SiC, denominada buffer layer (BL). Os resultados de XPD mostraram particularidades distintas na estrutura atômica dessas monocamadas, o que explicaria a diferen_ca na estrutura eletrônica entre a BL e o grafeno. Do ponto de vista aplicado, foi mostrada a viabilidade do nanotemplate de grafeno/BL/SiC(0001) para a obtenção de aglomerados de Co e subsequente estudo das suas propriedades magnéticas por Dicroísmo Circular Magnético de Raios X (XMCD). Os aglomerados de Co foram obtidos sobre a camada de grafeno e os resultados evidenciam uma possível interação cluster-cluster de longo alcance, com influência nas propriedades magnéticas das partículas. Foi investigada também a intercalação dos átomos de Co entre o grafeno e a BL, formando uma rede quase periódica de clusters 2D. O grafeno forma uma barreira de proteção contra oxidação, preservando o caráter metálico das partículas. A monocamada de h-BN sobre a superfície do Rh(111) foi utilizada para a implantação de átomos de Rb. Para a implantação, foi construída uma evaporadora de íons de Rb que permite acelera-los numa faixa de energia possível para penetrar a monocamada de h-BN. Imagens de STM mostraram que os átomos de Rb termalizam entre a monocamada de h-BN e a superfície do Rh(111) em posições especificas da superestrutura, formando o que se denominou de nanotent. A formação dos nanotents e dos defeitos de vacância gerados pelo choque dos íons é uma forma de funcionalização do h-BN, sendo estas estruturas possíveis pontos de ancoragem de moléculas, átomos ou clusters de átomos / Abstract: Graphene and hexagonal boron nitride (h-BN) sp2 monolayers have attracted much attention due the discoveries of their important properties, such as high mechanical strength, good thermal conductivity and excellent chemical and thermal stability. However, while graphene is a zero band gap semiconductor with high carrier mobility; h-BN is a wide band gap insulator. Furthermore, when these sp2 monolayers are obtained on the surface of a variety of substrates, they can exhibit corrugated superstructures with a few nanometers in-plane lattice constants. Such superstructures are important for the self-assembly of molecules, atoms or clusters of atoms and also for the intercalation of these structures at specific positions between the sp2 monolayer and the substrate. In this thesis, we performed a study, fundamental and applied, of sp2 monolayers of graphene and h-BN obtained on the surface of SiC(0001) and Rh(111), respectively. From a fundamental point of view, the Photoelectron Di_raction (XPD) technique was applied for the study of the atomic structure of graphene obtained by heating the surface of the SiC(0001) and for the interface layer between the SiC and graphene, named buffer layer (BL). The XPD results showed distinct peculiarities in the atomic structure of these monolayers, which would explain the difference in electronic structure between BL and graphene. From the applied point of view, it has shown the feasibility of graphene/BL/SiC(0001) nanotemplate to obtain Co clusters and subsequent study of their magnetic properties by X-ray Magnetic Circular Dichroism (XMCD). The Co clusters were obtained on the graphene layer and the results suggest a possible clustercluster long-range interaction, that has influence on the magnetic properties of the particles. It was also investigated the intercalation of Co atoms between graphene, forming a quasi-periodic lattice of 2D-clusters. Moreover, graphene acts as a barrier to oxidation, preserving the metallic character of the clusters. The h-BN monolayer on the surface of Rh(111) was used for the implantation of Rb atoms. For the implantation, it was constructed an evaporator that allows the acceleration of Rb ions to an energy that enables the penetration through the h-BN monolayer. STM images show that the Rb atoms thermalize between the h-BN monolayer and the surface of the Rh(111) at specific positions of the superstructure, forming what is called a \\nanotent\". The formation of the nanotents and the vacancy defects generated by the collision of the ions is a form to functionalize the h-BN, with these structures being possible points for the anchoring of molecules, atoms or clusters of atoms / Doutorado / Física / Doutor em Ciências