The oil industry, in all its segments has the potential to cause environmental impacts. One major impact on the physical environment, generated by the oil industry, is associated with the drilling of oil wells due to the waste generation, among which are the drilling fluid and cuttings resulting from oil well drilling. It is estimated that in Brazil's Northeast region currently exists a waste quantity in the order of 100,000 m³ coming from land drilled wells for oil production and also due to the increasing well numbers, it is presumed a generating of 50 m³ by year. Due to the drill cuttings amount and its organic and inorganic contaminants generated, as well as the treatment, transportation, disposal and associated costs, there is usually a backset in the solid waste management, such as the adequacy of the drill cuttings produced volume over a period of time versus the evaluation and release times of the destined area to the industrial landfill, by the State's control and inspection, aiming at the reception and maintenance safe of these wastes. The present study aims to analyze the technical feasibility of the drill cuttings wastes adding (DCW) in the cement slurry, used in oil wells. The cement slurry physicochemical properties with drill cuttings depicted in this study are the lab test results carried out to adapt them to the technical parameters established by the oil company. The cement slurry lab tests done were: density, rheology, filtrate, free water, thickening time, stability and compressive strength. Some relevant results are described below. Some relevant results are described below, with the focus on the raise of 8% in the yield of the examined cement slurries with drill cuttings, compared to the conventional cement slurries, for a given density. The compressive strength of these cement slurries, under the investigated well conditions, reaches, at least, 2600 psi in up to 29 hours. The technological innovation presented in this study, according to the technical framework required by oil company for cement slurry used in primary cementing for producer intervals, proves to be feasible economically, since the introduction of 10% of drilling cuttings into the cement slurry composition provides a cement slurry cost reduction by produced volume, as a result of the cement content and related chemicals decreases, as well as the reduction of over 80% in the drill cuttings processing cost to the oil drilling contractors, due to the lower waste volume destined for controlled landfills. In addition, such an initiative can be considered fair socially because it creates an investment opportunity for the drill cuttings processing by society, through partnerships or cooperatives, enabling the employment and income generation; And sustainable environmentally, by reducing the drill cuttings disposal to the environment, whether by industrial landfill disposal or underground injection. / A indústria de petróleo, em todos os seus segmentos, tem potencial para causar impactos ao meio ambiente. Um dos principais impactos sobre o meio físico, gerado pela indústria de petróleo, está associado à perfuração de poços de petróleo em virtude da geração de diversos resíduos, entre os quais estão os fluidos de perfuração e os cascalhos resultantes da perfuração de poços de petróleo. Estima-se que na região Nordeste do Brasil exista atualmente uma quantidade de resíduos da ordem de 100 mil m³ oriundos do processo de perfuração de poços terrestres para a produção de petróleo e, ainda, em função do crescente número de poços, presume-se uma geração anual de 50 mil m³. Devido à quantidade gerada de cascalhos e seus contaminantes orgânicos e inorgânicos, como também o tratamento, o transporte, o descarte, e os expressivos custos associados, geralmente há contratempo no gerenciamento destes resíduos sólidos, como por exemplo, a adequação do volume de cascalhos produzidos por um período de tempo versus o tempo necessário para a avaliação e liberação de área destinada ao aterro industrial, pelos órgãos de controle e fiscalização do estado, visando o acolhimento e manutenção, em segurança, destes resíduos. O presente estudo tem por objetivo analisar a viabilidade técnica da adição dos resíduos de cascalhos de perfuração (RCP) na pasta de cimento, utilizada em poços de petróleo. As propriedades físico-químicas das pastas de cimento com cascalhos retratadas neste estudo são derivadas de testes laboratoriais efetuados para a adequação das mesmas aos parâmetros técnicos estabelecidos por operadora. Os testes executados em laboratório foram: massa específica, reologia, filtrado, água livre, tempo de espessamento, estabilidade e resistência compressiva da pasta. Alguns resultados relevantes são descritos a seguir, destacando-se o aumento de 8% no rendimento das pastas de cimento com cascalhos examinadas, com relação às pastas de cimento convencionais, para uma dada massa específica. A resistência compressiva destas pastas, nas condições de poço investigadas, atinge, no mínimo, 2600 psi em até 29 horas. A inovação tecnológica apresentada neste estudo, conforme o enquadramento técnico requerido pela operadora para pasta de cimento utilizada em cimentações primárias de intervalos produtores, demonstra ser economicamente viável, uma vez que a introdução de 10% de cascalhos de perfuração na composição de pastas de cimento proporciona uma redução no custo específico da pasta de cimento, em decorrência da redução do teor de cimento e produtos químicos relacionados a este, na pasta produzida, assim como a redução de mais de 80% no custo do beneficiamento dos cascalhos, bem como a diminuição do custo de logística e outros custos correlatos para a operadora, devido a menor volume de resíduos destinados a aterros controlados. Ademais, tal iniciativa pode ser considerada socialmente justa, em virtude de conceber uma oportunidade de investimento para a realização do beneficiamento dos cascalhos pela sociedade, por meio de associações ou cooperativas, viabilizando a geração de emprego e renda; e ambientalmente sustentável, em razão da redução do descarte de cascalhos para o ambiente, quer seja pela disposição em aterros industriais ou injeção no subsolo. / São Cristóvão, SE

Vibrações em coluna de perfuração de poços de petróleo têm sido extensivamente estudadas, principalmente devido aos efeitos danosos causados aos elementos da coluna. Os altos custos envolvidos nas operações têm levado cientistas e empresas a buscarem os melhores resultados, seja no projeto ou na execução do poço. Este trabalho apresenta um modelo matemático não linear para estudo de vibrações em coluna de perfuração em operações de backreaming, ou seja, em operações de retirada da coluna de perfuração de dentro do poço com rotação e bombeamento de fluido simultaneamente. O modelo proposto visa estudar os efeitos das vibrações laterais no conjunto de fundo da coluna, conhecido como Bottom Hole Assembly (BHA). Trata-se de um modelo analítico, não linear com parâmetros concentrados, onde são considerados os efeitos de amortecimento devido ao fluido de perfuração, contato entre estabilizador e comando de perfuração contra a parede do poço e rigidez torcional do tubo de perfuração, com implementação da solução numérica do sistema de equações diferenciais através da criação de uma rotina computacional em ambiente MATLAB®. Para calibração do modelo matemático proposto, foi construída uma bancada experimental, em escala com uma coluna de perfuração, simulando a condição dinâmica da coluna. Os resultados mostram boa correlação entre o modelo matemático, bancada experimental e dados reais de campo. Análises paramétricas foram realizadas para estudo da influência do movimento de precessão, aceleração lateral e dano acumulado na coluna. Um modelo probabilístico foi proposto para estudo das vibrações da coluna em conjunto com o modelo matemático ajustado experimentalmente. O trabalho discute os resultados estatísticos para análise de vibração da coluna utilizando o método de Monte Carlo, considerando as incertezas no diâmetro do poço e coeficiente de atrito. Os resultados mostram que a aceleração lateral é menor em poços com diâmetro próximo ao da broca e com baixo coeficiente de atrito, além de não sofrerem influência significativa devido à velocidade de backreaming. Para poços com maior incerteza no diâmetro do poço e elevada velocidade de rotação da coluna, observou-se maiores valores de aceleração lateral. / Oil well drill string vibrations have been studied extensively throughout the world, mainly due to the highly damaging effects caused by these vibrations in the drill string elements. The high costs involved in the operations have led scientists and companies to seek the best results, whether in wellbore project or during real time construction. This thesis presents a non-linear mathematical model for drill string vibrations analysis during backreaming operations, that is, pulling out drill string with pumping and rotation simultaneously. The model proposed aims to study the effects of lateral vibrations on the lower portion of the drill string, commonly known as Bottom Hole Assembly (BHA). The modeling approach is based on analytical, nonlinear and lumped parameters, which considers the effects of drilling fluid damping, stabilizer and drill collar contact with the borehole wall and drill pipe torsional stiffness, with MATLAB® numerical routine implementation to solve the system of differential equations. To setup of the proposed mathematical model, an experimental test rig was built in scale with a real drill string, simulating the dynamic condition of the drill string. The results show good correlation between the mathematical model, experimental test rig and real field data. Parametric analysis were performed to study the influence of backward whirl, lateral acceleration and accumulated damage in the drill string. A probabilistic model was proposed for the study of drill string vibrations with mathematical model experimentally calibrated. The work discusses the statistical results for the drill string vibration using Monte Carlo approach, considering the uncertainties in borehole diameter and friction coefficient. The results show that the lateral acceleration is smaller in borehole diameter closer to the drill bit diameter with low friction coefficient, besides not being significant influence due to the backreaming speed. For wellbore with greater uncertainty in the borehole diameter and for drill string with high speed rotation, a higher lateral acceleration value was observed.

Neste trabalho, investigamos a influência da estrutura de energia das minibandas dos estados eletrônicos ocupados no tempo de recombinação em poços quânticos múltiplos (MQW) fracamente acoplados de GaAs / AlGaAs. Um dos melhores métodos para estudar o efeito da estrutura energética consiste em medir o tempo de recombinação eletrônica em função de parâmetros expostas à influência externa que afeta a estrutura energética, por isso, aplicamos um campo magnético externo. O espectro da emissão de fotoluminescência foi composta pelas contribuições das minibandas da banda de condução, Γ – Γ e Γ – XZ. Observou-se um aumento notável do tempo de recombinação quando o campo magnético causou a despopulação da minibanda de maior energia, Γ – XZ. O efeito observado é atribuído à variação induzida pelo campo magnético na densidade dos estados eletrônicos. / In the present work, we investigate the influence of the miniband energy structure of the populated electron states on the recombination time in GaAs/AlGaAs weakly coupled multiple quantum wells (MQW). The best method to study the effect of the energy structure is to measure the recombination time in the same sample subject to external influence which affects the energy structure, therefore, we apply an external magnetic field. The photoluminescence emission was composed of the contributions from the Γ – Γ and Γ – XZ conduction band minibands. Remarkable enhancement of the recombination time was observed when the magnetic field caused depopulation of the higher energy Γ – XZ miniband. The observed effect is attributed to the magnetic field induced variation of the electron density of states.

Neste trabalho são calculados os sub-níveis 1s, 2s, 2p±, 3s, 3p± e 3d±2 de elétrons ligados a impurezas doadoras em um poço quântico de GaAs/GaAlAs submetido a um campo magnético uniforme, via método variacional. São calculadas, então, as densidades de estados supondo-se uma distribuição uniforme de doadores, obtendo-se resultados que se assemelham aos do estado fundamental, com um pico principal e outro secundário. De posse do espectro desses sub-níveis rasos são calculados os coeficientes de absorção, na região do infra-vermelho distante, para as transições permitidas fazendo-se o uso da Regra de Ouro de Fermi. As densidades de doadores estão dentro dos limites do modelo de banda de impureza semi-clássica, portanto baixas densidades. Inicialmente é considerada uma compensação nula e uma distribuição uniforme de impurezas. Neste caso os cálculos são realizados analiticamente. Finalmente é considerada a compensação, sendo utilizada a simulação Monte Carlo. Neste segundo processo calcula-se o coeficiente de absorção, primeiramente considerando-se apenas o termo constante da expansão do potencial eletrostático das impurezas ionizadas. Em segunda etapa leva-se em conta os outros termos da expansão e faz-se um tratamento perturbativo. A forma da curva de absorção em infra-vermelho distante levando-se em conta este efeito da compensação é obtido pela primeira vez. São verificados alargamentos não homogêneos nas curvas de absorção e é estudado o efeito da variação da compensação e do campo magnético sobre o coeficiente de absorção. Este estudo constitui um elemento importante para o diagnóstico destas hetero-estruturas semicondutoras. / In this work we obtain the sub-levels 1s, 2s, 2p±, 3s, 3p±, and 3d±2 of donor bound electrons in a GaAs/GaAIAs quantum well by a variational calculation. The densities of states are calculated assuming an uniform distribution of donors, obtaining results similar to that of the ground state, with two peaks, a fundamental and a secundary. We calculate, then, the absorption coefficient, in the far infrared region, by means the Fermi\'s Golden Rule. The densities of donors are within the lirnits of the Semiclassical Impurity Band, i. e., low densities. The calculations are made analiticaly. Finally we consider a non-zero compensation and utilize the Monte Carlo simulation. In this second process the absorption coefficient is calculated firstly considering only the constant term of the expansion of the electroslatic potential due to ionized impurities. Then a perturbative treatement is made with the other terms in the expansion. The shape of the absorption coefficient in the far infrared, with the effect of compensation, was obtained by the first time. Inhomogeneous broadenings appear in the absorptions curves and the effect of variation of compensation and magnetic field is studied. This study is an important element for hetero-structures diagnosis.

Neste trabalho, estudamos o crescimento epitaxial por feixe molecular assim como as propriedades ópticas e estruturais de camadas de InGaAs depositadas sobre substratos de GaAs(001) com diferentes ângulos e direções de corte. Um ênfase foi dada à investigação da segregação dos átomos de Índio que modifica consideravelmente o perfil de potencial das heteroestruturas e influencia as características dos dispositivos contendo este tipo de camadas. Um novo método experimental baseado em medidas de difração de elétrons de alta energia (RHEED) possibilitou a determinação in situ e em tempo real do coeficiente de segregação dos átomos de Índio e, conseqüentemente, do perfil de composição das camadas de InGaAs. Medidas de raios X e de fotoluminescência em baixa temperatura foram realizadas em amostras de poços quânticos de InGaAs e confirmaram, a posteriori, os resultados obtidos pela técnica RHEED. Foi também demonstrado que o uso de substratos desorientados podia reduzir levemente o efeito de segregação e melhorar as propriedades ópticas das camadas em baixa temperatura. / In this work, we investigated the molecular-beam-epitaxy growth as well as the optical and structural properties of InGaAs layers deposited on top of GaAs (001) substrates with different miscut angles and directions. We emphasized the investigation of the segregation of In atoms that considerably modifies the potential profile of the heterostructures and influences the characteristics of the devices based on this type of layers. A new experimental method involving the diffraction of high-energy electrons (RHEED) allowed the in-situ and real-time determination of the segregation coefficient of the In atoms and, consequently, of the compositional profile of the InGaAs layers. X-rays and low-temperature photoluminescence measurements were carried out InGaAs quantum wells and confirmed, a posterior, the results obtained by the RHEED method. It was also demonstrated that the use of vicinal substrates slight reduces the segregation effect and improves the optical properties of the layers at low temperature.

A nanotecnologia é um dos campos da tecnologia mais em voga atualmente, tendo uma gama imensa de aplicações em campos tão amplos quanto a eletrônica, a medicina e a biologia, por exemplo. A nanotecnologia se baseia no uso de propriedades físicas e químicas únicas obtidas em sistemas de dimensões muito reduzidas chamados de nanoestruturas. Entre as nanoestruturas com maior potencial para novas aplicações na atualidade temos os nanofios. Nanofios são estruturas filamentares de diâmetros da ordem de nanômetros (tipicamente 5-100nm) e comprimentos geralmente da ordem de micrômetros que apresentam uma enorme variedade de aplicações como: transistores, portas lógicas e circuitos combinacionais (possibilitando o escalamento); lasers (com baixa corrente de limiar e menores larguras de linha); e sensores e catalisadores (aproveitando sua alta razão área/volume). Dentre os nanofios, particularmente destacamos os de nitreto de gálio (GaN). Nitretos são materiais com muitas aplicações nos dias atuais, destacando-se especialmente toda opto-eletrônica na faixa azul e ultra-violeta do espectro eletromagnético. Além disso, nanofios de nitretos têm ainda vantagens extras devido ao seu alto gap, alta estabilidade estrutural, baixas correntes de fuga, estabilidade à radiação e robustez mecânica. Neste trabalho simulamos computacionalmente nanofios de GaN, com o diferencial de usarmos um método teórico desenvolvido pelo próprio GMSN (Grupo de Materiais Semicondutores e Nanotecnologia - ITA): o método LDA-1/2. Este método corrige a deficiência da teoria padrão usada em simulações, a Teoria do Funcional da Densidade (DFT em inglês), especialmente na predição do gap de energia ( parâmetro fundamental do material para aplicações em optoeletrônica). Obtivemos como principal resultado a variação da energia de gap com o diâmetro de fios puros e passivados com H. No entanto, embora os resultados sejam corrigidos com relação ao DFT padrão, notamos que a metodologia ainda não é completa, especialmente para o caso de fios pouco espessos em que o confinamento é intenso. Apesar disto, consideramos este trabalho com um passo inicial na solução do complexo problema da obtenção de propriedades eletrônicas mais realísticas em nanoestruturas. Isto ocorre pela grande vantagem do baixo custo computacional da metodologia empregada, que pode permitir a obtenção de uma estrutura eletrônica mais confiável no estudo de sistemas complexos envolvendo nanofios como impurezas, ligas e interfaces.

Este trabalho teve por objetivo o desenvolvimento de uma metodologia de análise estrutural de heteroestruturas, ou seja, estruturas formadas pela combinação de materiais diferentes depositados em camadas alternadas. O trabalho focalizou aspectos não apenas referentes às técnicas de difração de raios X, comumente utilizadas na caracterização estrutural destes novos materiais, mas também se concentrou no desenvolvimento de cálculos teóricos da intensidade difratada pelos raios X, os quais, comparados com os dados experimentais, dão informação precisa acerca do que poderíamos denominar qualidade estrutural. Uma comparação entre resultados obtidos com a teoria Cinemática Dinâmica foram também explorados e o alcance das duas teorias foi discutido. Este procedimento, embora tenha sido aplicado para a análise de heteroestruturas a base de semicondutores cristalinos, pode também ser aplicado, por exemplo, ao estudo de heteroestruturas magnéticas. É sempre fundamental no processo de desenvolvimento de novos materiais caracterizar as amostras após o crescimento, a fim de comparar os resultados experimentais com os valores nominais obtidos do procedimento de deposição. Em particular, neste trabalho, a caracterização estrutural de super-redes deformadas de Si 1-xGex/Ge e Si/Ge, crescidas sobre substratos de Ge e Si, respectivamente, realizou-se através do uso de técnicas não destrutivas de difração de raios X, envolvendo a medição dos parâmetros próprios das super-redes como: período, número de camadas atômicas, parâmetros de rede e deformação. / The aim of this work was the development of a methodology for the structural analysis of heterostructures, i. e., structures formed by the combination of different materials, deposited as alternate layers. The work focused on aspects not only related to x-ray diffraction techniques, usually utilized for the structural characterization of these new materials, but also it concentrated on the development of theorical calculations of the x-ray diffracted intensity, which were compared with experimental data in order to determine the so-called structural quality. The results obtained with the Kinematical and Dinamical X-ray Diffraction theories were explored and the scope of both theories was discussed. Even though this procedure was applied to the analysis of heterostrutures based on crystalline semiconductors, it also can be used, for example, to the study of magnetic multilayers. It is always fundamental in the development process of new materials to characterize the samples after growth, in order to compare the experimental results with the nominal values obtained by the deposition procedure. ln particular, in this work, the structural characterization of Si1-xGex /Ge and Si/Ge strained superlattices, deposited on Ge and Si substrate, respectively, was performed by means of non-destructive x-ray diffraction techniques, measuring superlattices parameters as: periodicity, number of atomic layers, lattice parameters and strain.

O presente trabalho apresenta um estudo da geologia do maciço alcalino de Poços de Caldas. Pela sua área, que é da ordem de 800 quilômetros quadrados, é considerado um dos maiores complexos formados exclusivamente por rochas nefelínicas. Possui forma elíptica, com 35 Km no sentido NE-SW e 30 Km no sentido NW-SE, e ainda, um "stock" de foiaíto com cerca de 10 quilômetros quadrados. À W limita-se com a bacia sedimentar do Paraná e à E com os contrafortes da serra da Mantiqueira. O maciço está encaixado entre o granito e gnaisse, que nos quadrantes SE e, em menor escala, no quadrante NW, foi afetado metassomaticamente pelo processo de fenitização, principalmente ao longo da direção de xistosidade. No quadrante NW, o fenito é de cor cinza esverdeada e no quadrante SE sua cor é vermelha. O maciço é constituído principalmente por rochas nefelínicas, tinguaítos e foiaítos, mas possui em seu interior rochas anteriores à intrusão alcalina. São sedimentos e rochas vulcânicas formadas por tufos, brechas, aglomerados e lavas ankaratríticas. Os sedimentos acompanham o contato com o gnaisse e afloram em maior extensão nas áreas W e S do complexo. A base do pacote sedimentar consta de camadas argilo-arenosas, com estratificação horizontal e o topo é formado por arenitos com estratificação cruzada. Acham-se perturbados e mergulham, no geral, para o interior do maciço. Sobre os sedimentos foram depositados brechas, tufos e lavas, que formam uma faixa contínua no bordo N-W. Nas brechas predominam fragmentos de sedimentos, gnaisse, diabásio e lavas. O cimento é rico em quartzo detrítico arredondado. Na diagênese, a ação de soluções hidrotermais é evidenciada pelo aparecimento de biotita autígena em um feltro de microcristais de aegerina e apatita. No cimento, a calcita secundária é muito comum, chegando a substituir parcial ou totalmente o quartzo. As lavas ankaratríticas, quase sempre em espessos derrames, formam freqüentemente aglomerados. Vestígios de rochas vulcânicas são encontrados em quase todo o bordo interno, indicando que a atividade vulcânica abrangeu grande área. Após essa atividade vulcânica formaram-se fonolitos, tinguaítos e foiaítos, com freqüentes passagens de um tipo de rocha a outro. Os tinguaítos constituem a maior área do complexo e apresentam grande uniformidade. Em algumas áreas, principalmente nas proximidades de Cascata, afloram variedades com pseudoleucita e analcita. Os foiaítos são intrusivos no tinguaíto, mas a "mise-en-place" provavelmente deu-se contemporaneamente, sugerida pela passagem, não raro gradual de uma rocha a outra. Além dos vários tipos de foiaítos, equigranulares e traquitóides, afloram em pequena extensão lujaurito e chibinito. Para o mecanismo da intrusão, é admitido o levantamento de blocos do embasamento cristalino, que precedeu a atividade vulcânica. Durante ou após a atividade vulcânica, deu-se o abatimento da parte central com formação de fendas radiais e circulares, que permitiram a subida do magma. A existência, mesmo no atual estágio de erosão, de pequenas áreas de material vulcânico perturbado pela intrusão, indica que o abatimento não foi total, tendo parte do teto servido de encaixante para a formação dos tinguaítos e diferenciação de foiaítos. Na periferia formou-se o grande dique anelar de tinguaíto, com mergulhos verticais ou quase verticais, de espessura variável, formando um anel quase completo. A dedução da forma geométrica da intrusão de tinguaítos da parte central do maciço é dificultada pela grande homogeneidade mineral e textural das rochas. O abatimento iniciou-se no centro, onde a intensidade deste fenômeno deu-se em maior escala, sendo anterior à formação do dique anelar. Evidenciando este fato, observamos no interior do dique numerosos xenólitos de rochas do interior do maciço. Finalizando os eventos magmáticos na região, deu-se a intrusão dos foiaítos sob a forma de diques menores cortando o grande dique anelar. A sequência das intrusões parece ser do centro para a periferia, contrariando a observada na maioria das intrusões alcalinas. O planalto é formado de duas áreas geomorfologicamente distintas: a maior, com drenagem anelar e a menor, com relevo entre juventude e maturidade, na qual predomina a drenagem radial. É provável que parte do sistema de drenagem obedeça às direções principais de diaclases. Após a atividade do magma alcalino, ocorreram falhamentos em grande área, das quais o principal formou o "graben" E-W que tangencia o bordo sul do complexo. Os recursos minerais são representados por jazidas de bauxita e de minerais zirconíferos como zircão, caldasita, badeleyta, nos quais há teores variáveis de urânio, e os depósitos de tório são formados a partir de fenômenos ligados a processos hidrotermais, que destruíram os minerais primários e possibilitaram a posterior precipitação em fendas. / Not available

Resumo: Neste trabalho foram resolvidos, através de Equação de Schrödinger independente do tempo, os potenciais biestáveis do Poço Duplo Quadrado Unidimensional Simétrico (PDQUS) e do Poço Duplo Assimétrico (PDQUA), concentrando neste último grande parte do estudo. Como todo PDQUS é ressonante por definição, é possível então estimar o tempo de tunelamento através da Fórmula de Rabi. O mesmo não acontece com PDQUA, pois nem todo poço duplo assimétrico é ressonante. Foi necessário então, encontrar barreiras de potencial e distância entre os poços que permitiram a ressonância, pois a probabilidade de tunelamento é muito maior que aquelas dos casos onde não há ressonância. Além do tempo de tunelamento, o tempo de transição eletrônica também é estimado, com o objetivo de propor um modelo de transferência eletrônica (TE). Uma possível aplicação para tal modelo está relacionada a sistemas biológicos ocorrendo por tunelamento e por transição, utilizando o PDQUA. Com base na TE em bactérias fotossintéticas, pôde-se obter informações estruturais, como: as distâncias e energias envolvidas no processo, que foram essenciais para os exemplos numéricos tratados nesse trabalho. / Abstract: In this work were resolved, by Schrödinger equation independent of time, the bistable potential of the One Dimensional Symmetric Double Square Well (PDQUS) and Asymmetric Double Well (PDQUA), concentrating largely in the latter study. As all PDQUS is resonant by definition, it is possible then estimate the time of tunneling through the Rabi formula. This not happens with PDQUA, because not all asymmetric double well is resonant. It was necessary then, to find potential barriers and distance between wells that allowed the resonance because the tunneling probability is much higher than those cases where there is no resonance. Besides the time of tunneling, the electronic transition time is also estimated, with the objective of proposing a model of electron transfer (TE). One possible application for such a model is related to biological systems occuring by tunneling and transition, using the PDQUA. Based on the TE in photosynthetic bacteria, could be obtained structural information, such as distances and energies involved in the process, which were essential for the numerical examples treated in this work. / Orientador: Elso Drigo Filho / Coorientador: Regina Maria Ricotta / Banca: Antônio Vidiella Barranco / Banca: Jorge Chaine / Mestre

Orientador: José Brás Barreto de Oliveira / Banca: José Humberto Dias da Silva / Banca: Euzi Conceição Fernandes da Silva / O Programa de Pós Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividadesde pesquisa em materiais de diversos campi / Resumo: Estruturas dot-in-a-well (DWELL) têm sido extensivamente estudadas nos últimos anos devido a sua relevância para a fabricação de dispositivos ópticos e eletrônicos, em especial os fotodetectores e lasers de alto desempenho. inserir pontos quânticos (QDs) em poços quânticos (QWs) aumenta a densidade dos pontos quânticos que, somado ao confinamento adicional fornecido pelo poço quântico, resulta em eficiência óptica elevada. Muitos trabalhos se dedicam ao estudo da dinâmica dos portadores, a fim de compreender melhor o funcionamento dos dispositivos, principalmente em altas temperaturas. Em nosso estudo, as amostras DWELL, em que os pontos de InAs são confinados em poços de InGaAs, foram crescidas sobre um substrato de GaAs por epitaxia de feixe molecular (MBE) e analisadas a partir de medidas de fotoluminiscência (PL). Os pontos quânticos foram obtidos pelo método de Stranski-Krastanov. Para realizar as medidas de PL foi utilizado um monocromador Jobin Yvon T64000. As amostras foram inseridas em um criostato de Janis, com circuito fechado de He, e excitadas por um laser de Ar. O sinal da PL, depois de espalhado, foi detectado por um detector de Ge e registrado usando um amplificador lock-in. Nos espectros de emissão foram identificados três picos em medidas com alta potência de excitação e baixa temperatura. Os resultados das medidas de PL em função da potência de excitação indicaram que se tratava de transições entre níveis confinados nos QDs. Não foi identificado comportamento bi-modal no crescimento dos pontos quânticos nas amostras analisadas. Os resultados das medidas de PL, para diferentes regimes de excitação, mostraram que em todas as transições ópticas investigadas há éxcitons envolvidos e as recombinações não radiativas são insignificantes. Os gráficos de intensidade da PL integrada em função da... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The dot-in-well (DWELL) structure has been exensively studied in recent years because of its relevance to the fabrication of optical and electronic devides, in particular, high-performance photodetectors. The insertion of quantum dots (QD) in the well increases the density of dots which, added to the additional confinement provided by the quantum well, results in a higher optical efficiency. Many works has been devoted to the study of the dynamics carriers in order to properly understand the functioning of devices mostly at high temperatures. In our study, a DWELL sample, in which InAs QDs are confined in InGaAs wells, was grown on a GaAs substrate by molecular beam epitaxy (MBE) and was analyzed by photoluminescence (PL) measurements. The quantum dots were grown by typical Stranski-Krastanov method. The PL spectra were obtained in a T64000 Jobin Yvon Monochromator. The sample was inserted in a Janis He-closed-circuit crystat and excited using an Ar-ion laser. The PL signal, after dispersed, was detected by a Ge-detector and recorded using a loock-in amplifier. In the emission spectra is possible to identify 3 peaks in high power and low temperature. The results of PL measurements depending on the power excitation showed that the peaks are related to transitions between the confined levels in the QDs. Not been identified bi-modal behavior in the growth of quantum dots in the samples analyzed. The results of the PL measurments for different excitation regimes showed that in all the investigated optical transitions there excitons involved and non radiative recombinations are insignificant. The graphics of integrated PL intensity as a function or inverse temperature allowed finding different ranges of temperature and the activation energies associated with the processes of thermal escape of... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre