Made available in DSpace on 2016-06-02T20:16:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3888.pdf: 18962527 bytes, checksum: f175880c3d28fb0f29001b9881fedf3e (MD5) Previous issue date: 2011-03-15 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this work, we have studied the spin polarization of carriers in n-type resonant tunneling diodes (RTDs) of GaAs/AlGaAs which incorporates a single layer of InAs selfassembled quantum dots in the center of the GaAs quantum well (QW) grown on (3 1 1)B oriented GaAs substrates.We have performed electrical and optical measurements in the presence and absence of magnetic _eld. The spin-dependent carrier transport in the structure was investigated by measuring the left- and right-circularly polarized photoluminescence (PL) from InAs dots (QD) and contact layers as a function of the applied voltage, laser intensity and magnetic _eld up to 15 T. Under laser excitation, photogenerated holes tunnel through the QW and can be captured by the QDs and eventually recombine radiatively. Due to this fast carrier capture process, the QD photoluminescence will be very sensitive to the resonant tunneling condition and consequently to the applied bias voltage. We have observed a clear correlation between the current voltage characteristics curve (I(V)) and QD PL intensity for both circular _+ and _�� polarizations even though the spin-splitting of the QD PL emission is negligible and does not show any appreciable variation with the applied voltage. We have also observed that the QD circular polarization degree is always negative and that its value depends on both the applied bias voltage and the light excitation intensity. Our experimental results are explained by the tunneling of minority carriers into the QW, carrier capture into the InAs QDs, carrier accumulation in the QW region, and partial thermalization of minority carriers. The observed control of spin polarization of carriers by light and bias voltage may be explored to design new devices for spintronic applications. / Neste trabalho realizamos um estudo detalhado de efeitos de spin em um diodo tunelamento ressonante (RTD) de GaAs/AlGaAs crescidos em um substrato GaAs (311)B. Em particular estudamos RTDs do tipo n contendo pontos quânticos (QD) de InAs no poço quântico (QW). Os estudos foram realizados a partir de medidas elétricas e ópticas na presença e na ausência de campo magnético. Realizamos medidas de fotoluminescência (PL) resolvida em polarização do contato GaAs e pontos quânticos de InAs em função de intensidade de laser , voltagem e campo magnético de até 15T . Na presença de luz e voltagem aplicada , buracos são fotogerados no contato, tunelam para o QW e são capturados por QDs. Portadores capturados pelos QDs recombinam e dão origem ao sinal de fotoluminência. Devido ao tempo curto desse processo de captura de portadores, a PL do QD será muito sensível à condição de tunelamento ressonante. Os resultados experimentais mostram uma clara correlação entre a curva característica de corrente-tensão (I(V)) e intensidade de PL do QD para ambas polarizações _+ e _��. Observamos que o grau de polarização circular do QD é sempre negativo e que seu valor depende fortemente da voltagem aplicada e da intensidade da luz de excitação. Os resultados experimentais são explicados pelo tunelamento e captura de portadores minoritários pelo QD de InAs, acúmulo de cargas na região de QW e termalização parcial dos portadores minoritários. O controle da polarização de spin de portadores por luz e voltagem pode ser um efeito interessante para o desenvolvimento de novos dispositivos para aplicação em spintrônica.

Orientador: Ivo Alexandre Hummelgen / Dissertação(mestrado) - Universidade Federal do Parana

O dióxido de titânio, TiO2, é o pigmento branco mais importante na indústria de tintas devido à sua capacidade de refletir o espectro da radiação solar nas regiões do visível e do infravermelho. Ao refletir os comprimentos de onda da região do visível, o observador percebe a cor branca. A região do infravermelho é percebida pelo ser humano na forma de calor e a radiação ao ser refletida pelo pigmento diminui o aquecimento da superfície pintada. Neste trabalho foram investigados os aspectos morfológicos do TiO2 e avaliado o seu impacto nas propriedades ópticas de tintas base água. Quatro tipos de TiO2 foram utilizados, um de tamanho nanométrico, dois pigmentos comercias com diferentes tamanhos de partículas e o quarto obtido da calcinação do pigmento nanométrico. A calcinação objetivou a alteração da estrutura cristalina da fase anatase para rutilo do TiO2 nanométrico. Os pigmentos e carga (CaCO3) utilizados foram caracterizados através de análises morfológicas (tamanho e formato das partículas, estrutura cristalina, área superficial), absorção de óleo e espectroscopia de refletância difusa (regiões do ultravioleta, visível e infravermelho próximo). Foram produzidas tintas com diferentes teores de pigmentos (5%, 10%, 15% e 20%) As tintas foram caracterizadas através dos seguintes ensaios: viscosidade, espessura do filme seco, determinação de cor e brilho e espectroscopia de refletância difusa. Constatou-se que as propriedades ópticas das tintas são fortemente dependentes do tamanho de partícula do pigmento TiO2. A refletância da região do visível (400 a 700 nm) apresentou valores ótimos nas tintas produzidas com 15 e 20% dos pigmentos comerciais com tamanho médio de partícula entre 140 e 600 nm, produzindo um filme branco com elevada opacidade. A tinta com TiO2 nanométrico (15 a 60 nm para as partículas unitárias) apresentou baixos valores de refletância difusa nas regiões do visível e do infravermelho. As tintas produzidas com TiO2 calcinado, com elevado tamanho de partícula, refletiram mais eficientemente a região do infravermelho (700 – 2500 nm). O tratamento térmico do TiO2 nanométrico resultou num pigmento com tamanho de partícula adequado para aplicação de tintas reflexivas ao calor. / Titanium dioxide, TiO2, is the most important white pigment in coating industry due to its ability to reflect solar radiation spectrum in visible and infrared regions. When TiO2 reflects the light wavelengths in the visible region, the observer perceives the white color. The infrared region is perceived by human being in the form of heat and when the radiation is reflected by pigment decreases the heating of painted surface. In this work, the morphological aspects of TiO2 were investigated and evaluated their impact on optical properties of waterborne paints. Four types of TiO2 were used; one nanosized pigment, two commercial pigments with different particle sizes and the last one was obtained from the calcination of nanoparticles pigments. The main objective of calcination was to alter the crystalline structure of anatase phase to rutile phase of nanometric TiO2. The pigments and filler used (CaCO3) were characterized by morphological analysis (particle size distribution and shape analysis, crystalline structure, surface area), oil absorption and diffuse reflectance spectroscopy (ultraviolet, visible and near-infrared regions) Paints were prepared using different pigments concentrations (5%, 10%, 15% and 20%). The followings tests were carried out to characterize the paints: viscosity, dry film thickness, color and brightness determination and diffuse reflectance spectroscopy. It was observed that the optical properties of the paints are strongly dependent on TiO2 pigment particle size. The reflectance of the visible region (400 to 700 nm) showed better results in the paints produced with 15% and 20% of commercial pigment whose average particle size ranges were between 140 and 600 nm, producing a white film with high opacity. The paint with nanosized TiO2 showed lowest values of diffuse reflectance in visible and infrared regions. The paints formulated with calcined TiO2, pigment showing higher particle sizes, reflected more efficiently the infrared region (700 to 2500 nm). Thermal treatment of nanometric TiO2 resulted in a pigment with particle size suitable for application of heat reflective paints.

As ferramentas computacionais utilizadas em diferentes áreas de pesquisa têm como vantagem sobre análises e ensaios reais a possibilidade de analisar sistemas em diferentes condições de forma mais ágil e com menor consumo de tempo e recursos. A modelagem óptica de dispositivos fotovoltaicos é bastante difundida. Existem diferentes trabalhos na área, com diferentes escopos e graus de detalhamento, que permitem a análise e melhor compreensão das diferentes etapas da conversão da radiação em energia elétrica, expandindo as possibilidades de otimização. No presente trabalho foi desenvolvida, em uma etapa inicial, uma metodologia computacional para análise óptica de módulos fotovoltaicos, para então, em uma segunda etapa, serem realizados estudos do desempenho de diferentes materiais inseridos no conjunto de camadas que compõe os módulos, através da metodologia. O modelo óptico que embasa o método tem como foco os módulos de silício monocristalino. Esses módulos agregam de três a quatro camadas transparentes sobre as células fotovoltaicas. Ao incidir nesse conjunto de camadas radiação é submetida a diferentes eventos de extinção, como função do comprimento de onda da radiação e ângulo de incidência, que devem ser previstos em um modelo de forma a obter-se resultados válidos de transmissividade. A metodologia propõe a realização de uma análise aprofundada dos fenômenos ópticos que ocorrem mediante a incidência de radiação em um módulo fotovoltaico de modo a auxiliar na análise da adequação e desempenho de diferentes materiais ao sistema óptico formado. A otimização da transmissão de radiação em um módulo fotovoltaico tem uma influência direta e significativa sobre a eficiência de tais dispositivos, justificando sua importância. A validação do modelo foi realizada através da literatura, em partes, e apresentou coerência com os resultados de referência. Foram produzidos na segunda etapa estudos de desempenho de materiais ou propriedades isoladamente. No primeiro estudo foram analisados três materiais para aplicação como filme de passivação sobre a célula, sendo eles Si3N4, SiO2, e TiO2; o filme de Si3N4 apresentou o melhor desempenho. O segundo estudo, de avaliação da influência do índice de refração do encapsulante na transmissividade do sistema, demonstrou que a variação desse parâmetro tem muito pouca influência. No terceiro estudo foi analisado o potencial dos materiais PDMS e TiO2 como filmes anti-reflexo sobre vidro. O PDMS gerou melhores resultados de transmissividade. Por fim um estudo de desempenho de um conjunto de materiais frente à mudança do espectro incidente foi realizado. Foi utilizado até então o espectro de referência, que foi então comparado a um espectro médio de um dia de equinócio da cidade de Porto Alegre. O desempenho do sistema foi em torno de 3% inferior em incidência normal. / Computational tools raise the possibility of studying and understanding systems under different conditions in a faster and less resource and time consuming way. The optical modeling of photovoltaic devices is a very developed issue, and paperworks and projects in different scopes e levels of detail were produced, providing a better understanding of the different steps of converting light into electricity, expanding optimization possibilities. For this project a computational methodology was developed, as an initial step, for the optical assessment of the transmission of radiation in photovoltaic modules. In a second step, studies were performed using the method as a tool for analyzing the system formed by the layers covering the cells embedded in modules. The optical model describes monocristalline silicon modules, which are constituted by three to four layers covering the cell. Once it penetrates the set of layers, incident light suffers different extinction phenomena, which are predicted in this model in order to generate valid results. It’s a function of wavelength and incidence angle of the incoming radiation. The model presented aims to deeply analyse and understand the optical phenomena light undergoes through its way from the external environment to the interior of the cell, supporting the process of observing the performance and adequacy of different materials as the referred layers. Optimizing transmission of radiation in a photovoltaic device plays a main role in increasing the efficiency of the energy conversion process, which is why it’s so important. The model was validated by literature in parts, and showed coherence within reference results. Studies were produced in a second step of this work, using the method, concerning optical issues, for the thin film on top of the cell, the refractive index of the encapsulating material, and the optical effect of coating the outer glass surface. In the first study Si3N4, SiO2 and TiO2 were analyzed; the Si3N4 film produced the best results. The second study, concerning encapsulant’s refractive index, demonstrates this parameter has a very weak influence in the system’s transmission. The third one observed the performance of two materials, PDMS and TiO2, as AR coating,. The PDMS film produced a better effect. At last, the best performance set of layers was analyzed under a representative spectral distribution of an equinox day of the city of Porto Alegre, considering so far it was used the standard. The transmission suffered a slight decrease, around 3%.

Este trabalho tem por objetivo o estudo experimental das modificações do sistema GST (Ge2Sb2Te5) via implantação de íons de Al e Mn. Tal material é caracterizado pela acentuada diferença de suas propriedades físicas, em especial reetividade e resistividade, entre as fases amorfa e cristalina. A caracterização deste sistema bem como o estudo de suas fases amorfa e cristalina, desempenha papel promissor no desenvolvimento de mídias de armazenamento. Duas séries de amostras foram confeccionadas para este projeto. A primeira foi composta de filmes de GST de 180 nm depositados sobre uma camada de 5 _m de SiO2 com um substrato de Si. A segunda série abrangeu duas espessuras de GST, 55 nm e 130 nm, depositados em um substrato de Si com óxido nativo. Além dos diferentes elementos, energias e fluências de implantação comparou-se também as alterações que a espessura provocou nas medidas. Através de técnicas de RBS, XRD e medidas de reetividade investigou-se de que modo a implantação alterava as propriedades óticas de filmes de GST. Inicialmente, as mudanças geradas no estado amorfo e no estado cristalino para cada filme foram medidas, observando-se o surgimento de oscilações nos espectros de refletância para certas fluências de implantação. Outra etapa do trabalho baseou-se no estudo da evolução térmica da refletância, a qual permitiu a observação da temperatura de transição de fase para cada filme e o intervalo de temperaturas necessário para que ocorresse a cristalização. / The aim of this work is to experimentally study the modi cations of the GST system (Ge2Sb2Te5) via Al and Mn ionic implantation. Such material is characterized by a remarkable di erence in its physical properties, especially the re ectivity and resistivity, between the crystalline and amorphous phases. The characterization of this system, as well as the study of its cristalline and amorphous phases, plays a promising role in the development of new storage medias. Two series of samples were designed for this project. The rst one was composed of 180 nm GST lms deposited on a 5 m SiO2 layer with a Si substrate under it. The second serie covered two di erent thickness of GST, 55 nm and 130 nm, deposited in a Si substrate with native oxide. Besides the di erent elements, energies and implantation uencies, it was also compared the e ects in the measurements resulting from changing the thickness. By means of RBS techniques, XRD and measurements of re ectivity, it was investigated how the ionic implantation modi es the optical properties of GST lms. Initially, the changes induced in the amorphous and cristalline phases for each lm were measured, whereupon the outcome of oscillations in the re ectivity spectra for certain uencies could be observed. The other stage of the work was based on the study of the re ectivity thermal evolution, wich allowed one to observe the temperature of the phase separation for each lm, as well as the range of temperatures necessary for the crystallization process to take place.

No presente trabalho, foram desenvolvidos diferentes regimes de deposição de filmes de nitreto de silício, empregando a técnica de sputtering reativo, para a aplicação em memória não-volátil de aprisionamento de carga (charge trapping memory). Filmes finos de nitreto de silício com diferentes composições químicas e características físicas foram obtidos. As propriedades físicas dos mesmos foram analisadas utilizando-se medidas de elipsometria e caracterização elétrica por corrente-tensão. A composição química dos filmes foi obtida pela técnica de MEIS. Dois dispositivos de memória foram fabricados empregando regimes diferentes. Os dispositivos foram desenvolvidos utilizando oxidação térmica, deposição de filmes de óxido de silício e nitreto de silício por sputtering e evaporação resistiva para a formação de contatos de alumínio com diâmetro de 200 mícrons com o auxílio de uma máscara mecânica. Além disso, uma etapa de recozimento térmico rápido também foi empregada para a densificação dos filmes depositados. A caracterização elétrica dos mesmos mostrou janela de gravação de até 10V para a memória que foi fabricada empregando o filme de nitreto de silício com excesso de silício. Esse mesmo dispositivo apresentou retenção projetada de 10 anos à temperatura ambiente, endurance de mais de 1k ciclos e mostrou-se capaz de ser programado com pulsos de tensão com largura de dezenas de milissegundos. / In this work, we have developed different deposition regimes of silicon nitride thin films, employing reactive sputtering technique, for charge trapping memory applications. We have obtained silicon nitride thin films with different chemical compositions and physical properties. The physical properties were studied employing optical ellipsometry and electrical characterization by currentvoltage curves. The chemical composition was measured with Medium Energy Ion Spectrometry (MEIS) technique. Two memory devices were fabricated using different silicon nitride regimes. We have employed thermal oxidation, sputtering thin film deposition of silicon oxide and silicon nitride and aluminum resistivity evaporation with a mechanical mask to obtain circular contacts with diameter of 200 μm. Furthermore, rapid thermal annealing was also employed for films densification. The electrical characterization of memory devices have shown a program/erase window of 10V for the memory which was fabricated with the silicon nitride film containing silicon excess. The same device presented a projected retention of 10 years at room temperature, endurance of 1k cycles and it was capable to be programmed with voltage pulses width of some milliseconds.

Este trabalho tem por objetivo o estudo experimental das modificações do sistema GST (Ge2Sb2Te5) via implantação de íons de Al e Mn. Tal material é caracterizado pela acentuada diferença de suas propriedades físicas, em especial reetividade e resistividade, entre as fases amorfa e cristalina. A caracterização deste sistema bem como o estudo de suas fases amorfa e cristalina, desempenha papel promissor no desenvolvimento de mídias de armazenamento. Duas séries de amostras foram confeccionadas para este projeto. A primeira foi composta de filmes de GST de 180 nm depositados sobre uma camada de 5 _m de SiO2 com um substrato de Si. A segunda série abrangeu duas espessuras de GST, 55 nm e 130 nm, depositados em um substrato de Si com óxido nativo. Além dos diferentes elementos, energias e fluências de implantação comparou-se também as alterações que a espessura provocou nas medidas. Através de técnicas de RBS, XRD e medidas de reetividade investigou-se de que modo a implantação alterava as propriedades óticas de filmes de GST. Inicialmente, as mudanças geradas no estado amorfo e no estado cristalino para cada filme foram medidas, observando-se o surgimento de oscilações nos espectros de refletância para certas fluências de implantação. Outra etapa do trabalho baseou-se no estudo da evolução térmica da refletância, a qual permitiu a observação da temperatura de transição de fase para cada filme e o intervalo de temperaturas necessário para que ocorresse a cristalização. / The aim of this work is to experimentally study the modi cations of the GST system (Ge2Sb2Te5) via Al and Mn ionic implantation. Such material is characterized by a remarkable di erence in its physical properties, especially the re ectivity and resistivity, between the crystalline and amorphous phases. The characterization of this system, as well as the study of its cristalline and amorphous phases, plays a promising role in the development of new storage medias. Two series of samples were designed for this project. The rst one was composed of 180 nm GST lms deposited on a 5 m SiO2 layer with a Si substrate under it. The second serie covered two di erent thickness of GST, 55 nm and 130 nm, deposited in a Si substrate with native oxide. Besides the di erent elements, energies and implantation uencies, it was also compared the e ects in the measurements resulting from changing the thickness. By means of RBS techniques, XRD and measurements of re ectivity, it was investigated how the ionic implantation modi es the optical properties of GST lms. Initially, the changes induced in the amorphous and cristalline phases for each lm were measured, whereupon the outcome of oscillations in the re ectivity spectra for certain uencies could be observed. The other stage of the work was based on the study of the re ectivity thermal evolution, wich allowed one to observe the temperature of the phase separation for each lm, as well as the range of temperatures necessary for the crystallization process to take place.

Orientador: Jacobus Willibrordus Swart / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-12T22:45:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dias_GuilhermeOsvaldo_D.pdf: 3822925 bytes, checksum: 25e0dd51fed5d5d3cb7dc334a0a61bb7 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Analisamos amostras de óxido de silício rico em silício (SRSO) obtidas por um sistema de deposição química de vapor com ressonância ciclotrônica de elétrons (ECR-CVD). Propriedades estruturais, de composição, ópticas e elétricas foram estudadas por transformada de Fourier de absorção no infravermelho (FTIR), microscopia eletrônica de transmissão (TEM), espectroscopia de retro-espalhamento Rutherford (RBS), fotoluminescência (PL), elipsometria e medidas de capacitância-tensão (C-V). Através do ajuste dos índices de refração em função do fluxo de O2 para uma longa faixa de razões de fluxo, pudemos notar que o sistema ECR-CVD permite obter filmes com alto controle desses índices de refração. Isto sugere indiretamente a possibilidade do controle das características ópticas e elétricas dos nossos filmes, pois essas características, assim como o índice de refração, são dependentes da concentração de silício nos filmes. Na região de concentração de interesse em nosso trabalho, a razão de concentração atômica O/Si obtida por RBS correlaciona-se linearmente com o índice de refração. As intensidades e posições dos picos de PL e as curvas de histereses observadas através de medidas C-V, após os tratamentos térmicos, dependem das razões de fluxo O2/SiH4 utilizadas na deposição. Observamos que temperatura e tempo de tratamento térmico têm forte influência nas propriedades de PL das amostras selecionadas. No entanto, a influência destes parâmetros sobre as propriedades elétricas (C-V) não é tão significativa, principalmente para temperaturas de tratamentos acima de 1000 ºC. As propriedades de PL e C-V puderam ser relacionadas com a presença de nanoestruturas de silício imersas nos filmes SRSO, sendo que defeitos do tipo NBOHC e ODC, típicos do óxido de Si, também têm influência sobre essas propriedades. Comparando os dados de PL e FTIR de nossas amostras, bem como dados da literatura, concluímos que a cristalinidade das nanoestruturas de Si tem forte influência sobre a intensidade de PL. Por outro lado, a cristalinidade influencia muito pouco na capacidade de armazenamento de carga, como verificado pelas curvas de histerese nas medidas C-V. Assim, as características ópticas e elétricas de nossas amostras estão associadas principalmente à presença de nanoestruturas de silício dentro da matriz de óxido de Si. Nossas amostras demonstram alta potencialidade para aplicação em dispositivos optoeletrônicos e nanoeletrônicos. / Abstract: In this work we have analyzed samples of Silicon Rich Silicon Oxide (SRSO) obtained by an Electron Cyclotron Resonance Chemical Vapor Deposition system (ECR-CVD). Structural, compositional, electrical and optical properties were investigated by Fourier transform infrared (FTIR), transmission electron microscopy (TEM), Rutherford backscattering spectroscopy (RBS), capacitance-voltage (C-V), photoluminescence (PL) and ellipsometry. By fitting a long range refractive indices curve as a function of O2 flow, it can be seem that the ECR-CVD system is able to produce films with high control on the refractive indices, which, indirectly, suggest the possibility of control of the optical and electrical characteristics, since all these characteristics are dependent of Si concentration in the film, as refractive index. Into the region of interest for our work, the atomic concentration ratio O/Si obtained by RBS correlates linearly with the refractive indeces. The PL intensities and peak positions and the hysteresis curves observed by C-V characterizations, after thermal treatments, show dependence on O2/SiH4 flow ratios used in the work. We observed that temperature and time of thermal treatments have strong influence on PL properties of the selected samples. Nevertheless, the influence of these same parameters on electrical properties (C-V) are less significant than for PL properties, mainly for temperatures above 1000 oC. The PL and CV characteristics of our samples can be related to the presence of silicon nanostructures embedded inside SRSO films. On the other hand, typical silicon oxide defects, like NBOHC and ODC, have some influence on such optical and electrical properties. Comparing our PL and FTIR data, as well as data from literature, we can suppose that crystallinity has strong influence on PL intensity. On the other hand, crystallinity has just a weak influence on the charge storage capacity of our samples, as we had seen by the hysteresis curves in C-V measurements for samples treated at 1100 oC and 1150 oC. Finally, we conclude that optical and electrical characteristics of our samples are associated principally to the presence of silicon nanostructures embedded in a silicon oxide matrix. Our samples showed high potentiality to applications as optoelectronic and nanoelectronic devices. / Doutorado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Doutor Engenharia Elétrica

Orientadores: Rubens Maciel Filho, Marcelo Embiruçu de Souza / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-09T00:35:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Costa_MariaCarolinaBurgos_M.pdf: 1508476 bytes, checksum: 27959c176c0c329eb77aa2eff37a6b84 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Um grande desafio relacionado com a pesquisa de polímeros tem sido o desenvolvimento de relações capazes de predizer as suas propriedades de uso final a partir das condições operacionais ¿ ou durante o processo de polimerização ou nas fases do processo de transformação. Estas relações podem ser utilizadas para otimizar as condições operacionais dos sistemas de transformação e produzir artigos com propriedades finais especificadas. O primeiro passo para isto é o conhecimento das relações entre propriedades intrínsecas e propriedades finais. O segundo passo é correlacionar as condições operacionais com as propriedades intrínsecas das resinas. Sendo assim, o principal objetivo do presente trabalho é desenvolver modelos empíricos para predição de propriedades finais de resinas de polietileno (PE) em função de suas propriedades intrínsecas, além de correlaciona r qualitativamente essas propriedades. Devido à grande variedade de resinas de polietileno existentes no mercado, as mesmas foram divididas em grupos, de acordo com a aplicação a que se destinam. Uma pesquisa foi realizada com a finalidade de se avaliar as propriedades mais importantes para cada aplicação final. Em seguida, foram encontradas equações compreendendo, para cada grupo de resinas, as seguintes classes de propriedades: propriedades mecânicas, térmicas, ópticas, propriedades de superfície de contato, reológicas e morfológicas. As propriedades intrínsecas selecionadas para caracterizar as resinas foram, índice de fluidez (MI), propriedade reológica que está inversamente relacionada com a viscosidade e com o peso molecular da resina; ¿stress exponent¿ (SE) / razão de expansão (SR), que é uma medida do caráter não-Newtoniano do polímero fundido, a qual pode ser usada para avaliar a processabilidade da resina; e densidade, que está diretamente relacionada com o grau de cristalinidade das resinas. Entre as propriedades intrínsecas existentes, as propriedades selecionadas exercem, em geral, uma influência significativa nas propriedades dos polímeros, além de serem facilmente mensuráveis na indústria. Além de uma extensa revisão bibliográfica, uma análise estatística prévia das correlações entre as variáveis foi realizada e, em seguida, foram escolhidas as variáveis de entrada de cada modelo. Para dois dos seis grupos de resinas estudados, a propriedade de SE / SR não foi usada como variável de entrada dos modelos, pois esta propriedade não é mensurável ou significativa para grande parte das resinas desses grupos. É importante destacar que os aditivos podem exercer influência considerável nas propriedades de uso final dos polímeros, ou seja, a influência dos aditivos torna ainda mais complexo o estudo para a predição das propriedades finais a partir das condições operacionais dos sistemas de polimerização. No entanto, não foi possível um controle da quantidade e qualidade dos aditivos envolvidos na produção das resinas e, dessa forma, um estudo envolvendo a influência dos aditivos nas propriedades de desempenho do polímero está além do escopo deste trabalho. Para o desenvolvimento deste trabalho, uma considerável quantidade de experimentos foi realizada, envolvendo 27 propriedades e 46 tipos de resinas, totalizando aproximadamente 870 resultados experimentais (Apêndice I), sendo que cada valor experimental apresentado representa uma média dos resultados obtidos para 5 amostras de cada tipo de resina. Em geral, os modelos desenvolvidos são capazes de reproduzir e predizer dados experimentais com precisão / Abstract: A great challenge related to polymers research has been the development of relations enabling prediction of polymer final properties according to the initial operational conditions - either during the polymerization process or the transformation process phases. These relations can be utilized to optimize the operational conditions of transformation systems and to produce devices with specified end-use properties. The first step for this is the information about the relationship s between end-use and intrinsic properties, while the second step is to correlate operation conditions with intrinsic properties of the resins. So, the main objective of the present work is to built-up empirical models to predict end -use properties of polyethylene (PE) resins as functions of its intrinsic properties and still correlate qualitatively these properties. Due to several types of polyethylene resins that are present in the market, the resins studied were separated in groups in accord to the final application of each ones. The research was carried out to evaluate the most important properties for each final application. Then, equations were found for each resins group, including the following classes of properties: mechanical, thermical, optical, contact surface, rheological and morphological properties. Intrinsic properties selected to characterize the resins were fluidity index (FI), which is opposite related to viscosity and molecular weight of the resin; stress exponent (SE) / expansion ratio (SR), which is a measure of the non-Newtonian character of the polymer melt and may be used to evaluate the processability of the polymer resin; and density, which is directly related with resins degree of crystallinity. Among the existing intrinsic properties, that ones which were selected exert, generally, a significant influence on the polymers properties, as well as being easily measurable in the industrial environment. Beyond an extensive literature revision, a previous statistic analysis of the correlations between variables was carried out, and then the input variables were chosen for each model. For two of six resins groups studied, the SE / SR properties were not used as a model input because these properties is not measured or meaningful for the greater part of the resins from those groups. It is important emphasize that the additives can exert considerable influence about end-use properties of polymers, thus, the additives influence makes even more complex the learning about a polymer final properties forecast from the operational conditions of the polymerization systems. However, a control of the additives amount and quality was not possible and a research including comprehensively the additives influence on polymers performance properties remaining beyond the scope of this work. In the curse of this research, a large number of experiments were carried out, embracing twenty seven properties and forty six resins, totalizing approximately eight hundred and seventy experimental results (Appendix I), and each experimental value presented represents a mean of the obtained results for five samples of each kind of resin. In general, models developed are able to reproduce and predict experimental data within experimental accuracy / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Maria José Santos Pompeu Brasil / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-25T21:17:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GonzalezBalanta_MiguelAngel_D.pdf: 5068966 bytes, checksum: c4aafc0a3e660efae9cc987f6dd987e5 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Neste trabalho investigamos a interação entre portadores confinados em poços quânticos de InGaAs/GaAs e íons de Mn de uma dopagem tipo delta na barreira do poço. Utilizamos como base para este estudo dois tipos de estruturas. O primeiro tipo tem apenas a dopagem tipo delta de Mn e o segundo tipo, inclui duas camadas de dopagem tipo delta nas duas barreiras do poço, sendo uma dopagem de C e a outra de Mn. Observamos que a assimetria das estruturas devido às dopagens se reflete na interação dos portadores confinados com os íons de Mn. Os resultados indicam que esta interação se torna relativamente mais forte no conjunto de amostras com dopagem assimétrica apenas de Mn. Em nossa investigação, utilizamos diversas técnicas ópticas como fotoluminescência, fotoluminescência de excitação e fotoluminescência resolvida no tempo, incluindo análises da polarização da luz emitida e efeitos de campo magnético. Apesar da separação espacial entre os íons de Mn e os portadores confinados no poço, observamos vários efeitos que associamos a interação entre estas entidades. Observamos uma significativa amplificação da intensidade da força de oscilador de transições proibidas do poço em estruturas dopadas apenas com Mn. Este efeito foi interpretado como uma possível indicação da formação de polarons magnéticos ligados. Nas medidas com campo magnético, vimos que o grau de polarização dos portadores apresenta uma componente associada à presença dos íons de Mn. Esta componente, dominante apenas a baixos campos magnéticos, segue uma função tipo Brillouin associada a sistemas ferromagnéticos. Dependendo do perfil da estrutura, esta componente pode ter seu sinal invertido, levando a uma dependência da polarização com o campo magnético anômala. Finalmente, realizamos um estudo detalhado da dinâmica de polarização dos portadores com medidas de fotoluminescência resolvida no tempo. Desenvolvemos uma técnica especial envolvendo dois feixes de laser pulsados com controle tanto da separação temporal entre seus pulsos, quanto das suas polarizações circulares, que podiam ser iguais ou invertidas. Observamos que o grau de polarização gerado por um pulso é alterado se logo antes dele (centenas de pico-segundos), a amostra é excitada com pulso com polarização invertida. Associamos este efeito a um tipo de memória de polarização relacionada com a magnetização óptica dos íons de Mn. Assim, a excitação com luz circularmente polarizada gera portadores com spin preferencial, que atuam sobre os íons magnéticos, e que por sua vez afetam a polarização dos próprios portadores, agindo como um reservatório de polarização devido aos tempos de spin relativamente mais longos dos íons de Mn. Notamos que os efeitos mencionados acima são consideravelmente mais fortes no conjunto de amostras apenas com dopagens de Mn que devem apresentar um perfil de potencial mais assimétrico. Também obtivemos resultados consistentes que demonstram que estes efeitos tendem a diminuir quando a quantidade de Mn na camada delta é reduzida, quando a separação entre a camada delta de Mn e o poço quântico é aumentada, e quando aumentamos a temperatura do sistema. Em especial, os efeitos tendem a desaparecer para temperaturas em torno de 60 K, consistente com os valores da temperatura de Curie obtida para amostras similares / Abstract: In this work we investigated the interaction between confined carriers in of InGaAs/GaAs quantum wells (QWs) and Mn ions from a Mn delta-doping at the barrier of the QW. We have used two types of structures in this study. Samples of the first type have only a Mn delta-doping at the QW barrier, while samples from the second type include an additional C delta-doping layer at the other barrier. We found that the asymmetry of the structures due to doping is reflected in the interaction of carriers confined in the well and the Mn ions. The results indicate that this interaction becomes relatively stronger in the set of samples with asymmetrical doping of Mn solely. In our research, we have performed continuous-wave photoluminescence (CW-PL), excitation photoluminescence (CW-PLE), time-resolved photoluminescence (TR-PL), including analysis of the polarization of the emitted light and effects of a magnetic field. Despite the spatial separation between the Mn ions and the carriers confined in the QW, we observed various effects attributed to the interaction between these entities. We observed a significant enhancement of the intensity of the oscillator strength from transitions that are prohibited for symmetric QWs for the Mn doped structures. This effect was interpreted as a possible indication of the formation of bound magnetic polarons (BMP). In the measurements under a magnetic field, we observed that the degree of polarization of the carrier has a component associated with the presence of Mn ions. This component dominates the polarization under small magnetic fields and follows a like-Brillouin function associated to ferromagnetic systems. Depending on the profile of the structure, this component may have its sign reversed, leading to an anomalous polarization dependency with magnetic field. Finally, we performed a detailed study of the dynamics of the polarization of the carriers with time-resolved photoluminescence. We have developed a special technique involving two pulsed beams with a variable time-delay and individually-controlled circular-polarizations, which could be equal or reversed. We observed that the degree of polarization generated by a pulse is changed if just before it (hundreds of pico seconds) the sample was excited with a pulse with reversed polarization. We associated this effect to a kind of polarization memory related to the optical magnetization of Mn ions. Therefore, the excitation with circularly-polarized light generates carriers with a preferential spin that might act on the magnetic ions. In turn, the polarized Mn ions must affect the spin-polarization of the carriers, acting as a reservoir of the polarization, due to the relatively longer spin times of the Mn ions. We noticed that all these effects are considerably stronger for the set of samples doped only with Mn, that should present a more asymmetric potential profile. We also obtained consistent results revealing that all these effects tend to decrease when the amount of Mn in the delta-layer is reduced, when the separation between the Mn layer and the QW is increased, and when we increase the temperature of the sample. In particular, the effects tend to disappear at temperatures around 60 K, in accordance with the Curie temperature found for similar samples / Doutorado / Física / Doutor em Ciências