Distribuições de momentum distorcidas do reações (p,2p) em 016 são calculadas com um potencial de distorção complexo “consistente” com a distribuiçãode densidade dos nucleons no núcleo. São utilizados dois conjuntos de funções de onde nucleônicas; funções de onda de poço quadrado e de oscilador harmônico. Comparações com cálculos convencionais em que se utilizam potenciais óticos equivalentes nas “não-consistentes”, mostram diferenças apreciáveis. Os resultados indicam que a descrição teórica de distorção das ondas que representam as partículas incidente e emergentes deve ser melhorada antes de ser possível chegar a conclusões sobre detalhes de modelos através de experiências de espelhamento quase-livre. Acreditamos que o emprego de um potencial ótico “consistente” é um passo importante neste sentido. / Distorted momentum distributions of (p,2p) reactions in 016 are calculated with a complex distorting potential “consistente” with the nucleon density distribution in the nucleus, Two diferente sets of nucleon-wave functions are used; square well and harmonic oscllator wave functions. A comparison with conventional calculations using equivalemt but “non-consistent” optical potentials shows considerable differences. Results indicate that the theoretical description of distortion of waves which represent the incoming and outgoing particles has to be improved before reliable conclusions on details of nuclear models can be drawn from quasi-free scattering experiments, We believe that use of “consistent” optical potentials is an important step in this direction.

Recentemente espalhamentos quase-livres com prótons polarizados nos núcleos de camada fechada 16O e 40Ca mostraram que o modelo, de acordo com o qual o espalhamento tem lugar em prótons nucleares efetivamente polarizados é, ao menos semi-quantitativamente, correto. Calculamos a polarização efetiva para a reação 14N(p, 2p) 13C para diferentes estados finais. Mostramos neste caso e em geral que para núcleos iniciais com spins não nulos medições com partículas polarizadas podem, de maneira relativamente simples, discriminar entre diferentes modelos teóricos dos estados nucleares, inicial e final. / Recently quasi-free scatterings with polarized protons on the closed-shell nuclei 160 and 40Ca have shown that the model according to which the scattering takes place on effectively polarized nuclear protons is, at least semi-quantitatively, correct. We calculate the effective polarization for the reaction 14 N (p,2p) 13C going to different final states. We show in this case, and in general that for initial nuclei with non - zero spins the measurements with polarized particles may relatively simply discriminate between theoretical models of the initial and final nuclear states.

O objetivo desta dissertação consiste no estudo da difusão dos intersticiais, 15N e 18O, em uma matriz de α-Ti. A motivação se origina do fato de haver na literatura resultados contraditórios sobre o comportamento difusivo destes elementos, e de estudar a influência de impurezas presentes na matriz sobre os coeficientes de difusão obtidos para átomos intersticiais. Os elementos foram introduzidos na matriz utilizando a técnica de implantação iônica. As implantações foram realizadas com os seguintes parâmetros: Para o 15N, energia de implantação foi E = 75 keV, com uma dose Φ = 6 x 1016 átomos/cm², resultando numa concentração de pico de aproximadamente 8 át. %. Para o 18O, a energia de implantação foi E = 50 keV, com uma dose Φ = 3 x 1016 átomos/cm², resultando numa concentração de pico de aproximadamente 6 át. %. Ambas as concentrações de pico estão bem abaixo do limite de solubilidade sólida dos respectivos elementos em α-Ti. A dependência do coeficiente de difusão com a temperatura foi estudada nos intervalos de temperatura de 673 a 1024 K para o 15N, e de 623 a 873 K para o 18O. Os perfis de concentração foram determinados utilizando a técnica de reação nuclear ressonante (NRA), que possui uma alta resolução em profundidade (~1nm). As medidas realizadas mostraram que, para ambos os elementos estudados, os coeficientes de difusão seguem uma representação linear de Arrhenius. A partir dela, foram encontrados os seguintes parâmetros característicos de difusão: Q = (183 ± 2) kJ/mol e D0 = (1,1 ± 0,8) x 10-7 m²/s para o 15N, e Q = (169 ± 5) kJ/mol e D0 = (2,0 ± 1,0) x 10-7 m²/s para o 18O, os quais são típicos de um comportamento intersticial normal. A comparação dos presentes resultados com os publicados anteriormente nos leva a concluir que a presença de impurezas na matriz de α-Ti influencia de forma significativa os parâmetros característicos da difusão de ambos elementos. / The main objective of the present work is to study the diffusion behavior of the 15N and 18O interstitials in a α-Ti matrix. This study was motivated by a similar one of the diffusion of 18O in α-Hf, where it was demonstrated that the purity of the matrix has a strong influence on the diffusion parameters Q e D0. With this aim, we have implanted the α-Ti matrix with the above mentioned diffusers. The implantation parameters were, for 15N: energy E = 75 keV and fluence Φ = 6 x 1016 at/cm² which give a peak concentration of around 8 at%. Instead, parameters for 18O were E = 50 keV and Φ = 3 x 1016 at/cm², which gives a peak concentration of around 6 at%. In both cases the peak concentrations were below the respective solid solubility in α-Ti. The temperature range for both systems were 673 – 1024 K for 15N, and 623 – 873 K for 18O. The as-implanted and diffused concentration profiles were determined using resonant nuclear reaction technique which, on average, has a depth resolution of 1 nm. The results of the present investigations show that, for both elements, the corresponding diffusion coefficients follow an Arrhenius behavior, characterized by the following parameters: Q = (183 ± 2) kJ/mol e D0 = (1,1 ± 0,8) x 10-7 m²/s for 15N, and Q = (169 ± 5) kJ/mol e D0 = (2,0 ± 1,0) x 10-7 m²/s for 18O. Which are typical of a normal interstitial diffusion behavior. However, in both cases, is shown that the impurity content of the matrix play a significant role on the diffusion behavior of the interstitials atoms.

A aproximação de impulso (AI) é utilizada em reações nucleares, nas quais, essencialmente, um núcleon nuclear participa, enquanto os demais são praticamente espectadores passivos. Sua suposição básica consiste em considerar que a estrutura do núcleon, que participa diretamente da reação, não afetada pelo meio nuclear. Como a AI frequentemente usada, é interessante se ter uma idéia quantitativa da sua validade. Isto no entanto não é simples, pois a influência dos outros núcleons do núcleo, antes e depois da interação "essencial", é quase sempre muito grande e incerta. Por esta razão, investigamos a AI com reações quase-livres, que se constituem, provavelmente, na aplicação mais direta desta aproximação. Para comparação de resultados teóricos com experimentais, selecionamos quantidades observáveis, que são pouco afetadas pelas incertezas do formalismo, como a assimetria de reações quase-livres com prótons polarizados. Analisamos as assimetrias medidas nas reações 160(t1.2p)15N e 40ce(14s,2p)3Tk a 200 MeV e as razões entre as seções de choque (p,2p) e (p,pn) no 12 C a 400 MeV. Vários cálculos para o 160 foram feitos para comparação com experiências futuras. A comparação entre teoria e experiência mostra que qualitativamente a aproximação de impulso é boa. Quantitativamente parece ocorrer no meio nuclear uma redução no valor do parâmetro P(5), característico do espalhamento livre, comparado ao valor livre. Há indicações que essa diminuição também ocorre em outros casos e seria, portanto, interessante entender suas causas. / The impulse approximation (IA) is used for nuclear reactions in which essentially one nucleon of a nucleus participates, the other ones playing more or less the role of passive spectators. The basic assumption consists of considering the structure of the reacting nucleon to be unaffected by the environment. As the IA is frequently used, it is to have a quantitative idea its validity. This is a simple matter, because the influence of the other the nucleus before and after the "essential" is almost always very large and uncertain. For that investigate the IA with quasi-free reactions, which constitute the most direct application of this approximation. For the comparison of theoretical with experimental results, we select observed quantities which are little affected by the incertainties of the formalism, namely the asymmetry in quasi-free scattering with polarized protons. We investigate measured asymmetries of the 160(t1.2p)15N e 40ce(14s,2p)3Tk a 200 MeV reactions at 200 MeV and the ratios of the (p,2p) and (p,pn) 12 16 cross sections for C at 400 MeV. We perform for 16O various calculations to be compared with future experiments. The comparison between theory and experiment that qualitatively the impulse approximation is good. Quantitatively there seems to occur in nuclear environment a reduction the value of the parameter P(5), characteristic of the free scattering, compared to the free value. There are indications that this diminution occurs also in other cases and it would therefore be interesting to understand its reason.

Distribuições de momentum distorcidas do reações (p,2p) em 016 são calculadas com um potencial de distorção complexo “consistente” com a distribuiçãode densidade dos nucleons no núcleo. São utilizados dois conjuntos de funções de onde nucleônicas; funções de onda de poço quadrado e de oscilador harmônico. Comparações com cálculos convencionais em que se utilizam potenciais óticos equivalentes nas “não-consistentes”, mostram diferenças apreciáveis. Os resultados indicam que a descrição teórica de distorção das ondas que representam as partículas incidente e emergentes deve ser melhorada antes de ser possível chegar a conclusões sobre detalhes de modelos através de experiências de espelhamento quase-livre. Acreditamos que o emprego de um potencial ótico “consistente” é um passo importante neste sentido. / Distorted momentum distributions of (p,2p) reactions in 016 are calculated with a complex distorting potential “consistente” with the nucleon density distribution in the nucleus, Two diferente sets of nucleon-wave functions are used; square well and harmonic oscllator wave functions. A comparison with conventional calculations using equivalemt but “non-consistent” optical potentials shows considerable differences. Results indicate that the theoretical description of distortion of waves which represent the incoming and outgoing particles has to be improved before reliable conclusions on details of nuclear models can be drawn from quasi-free scattering experiments, We believe that use of “consistent” optical potentials is an important step in this direction.

Recentemente espalhamentos quase-livres com prótons polarizados nos núcleos de camada fechada 16O e 40Ca mostraram que o modelo, de acordo com o qual o espalhamento tem lugar em prótons nucleares efetivamente polarizados é, ao menos semi-quantitativamente, correto. Calculamos a polarização efetiva para a reação 14N(p, 2p) 13C para diferentes estados finais. Mostramos neste caso e em geral que para núcleos iniciais com spins não nulos medições com partículas polarizadas podem, de maneira relativamente simples, discriminar entre diferentes modelos teóricos dos estados nucleares, inicial e final. / Recently quasi-free scatterings with polarized protons on the closed-shell nuclei 160 and 40Ca have shown that the model according to which the scattering takes place on effectively polarized nuclear protons is, at least semi-quantitatively, correct. We calculate the effective polarization for the reaction 14 N (p,2p) 13C going to different final states. We show in this case, and in general that for initial nuclei with non - zero spins the measurements with polarized particles may relatively simply discriminate between theoretical models of the initial and final nuclear states.

Estuda-se a densidade de probabilidade, no espaço de configuração, de núcleons de energia no intervalo de 80 a 320 MeV, espalhados por potenciais óticos complexos centrais de formas arbitrárias que simulam a interação núcleon-núcleo. / The probability density in configuration space of nucleons with energies between 80 and 320 MeV, which are scattered by complex central, arbitrarily shaped, optical potentials, simulating the nucleon-nucleus interaction is studied.

Estuda-se a densidade de probabilidade, no espaço de configuração, de núcleons de energia no intervalo de 80 a 320 MeV, espalhados por potenciais óticos complexos centrais de formas arbitrárias que simulam a interação núcleon-núcleo. / The probability density in configuration space of nucleons with energies between 80 and 320 MeV, which are scattered by complex central, arbitrarily shaped, optical potentials, simulating the nucleon-nucleus interaction is studied.

Estuda-se a densidade de probabilidade, no espaço de configuração, de núcleons de energia no intervalo de 80 a 320 MeV, espalhados por potenciais óticos complexos centrais de formas arbitrárias que simulam a interação núcleon-núcleo. / The probability density in configuration space of nucleons with energies between 80 and 320 MeV, which are scattered by complex central, arbitrarily shaped, optical potentials, simulating the nucleon-nucleus interaction is studied.

A miniaturização de dispositivos tecnológicos levou à percepção de novas classes de efeitos devidos ao con namento quântico e à mudança na proporção entre número de átomos presentes na superfície e no volume de estruturas que atingem a escala nanométrica, levando à noção de nanociência e nanotecnologia. Dentre os desa os impostos por essas áreas emergentes encontram-se os desa os para os métodos analíticos, em particular para os métodos baseados em feixes de íons, que tiveram um papel fundamental na tecnologia do silício. O uso de feixes de íons para a caracterização de nanoestruturas não é muito difundido devido a limitações na resolução espacial e no dano causado pelos íons energéticos incidentes nas nanoestruturas. Nesta tese é apresentado o estado da arte das aplicações da análise por feixes de íons na nanotecnologia e são descritos avanços direcionados à adoção de métodos analíticos de feixes de íons para as nanociências. Serão abordados os principais métodos de per lometria com alta resolução em profundidade, em especí co a per lometria utilizando reações nucleares com ressonâncias estreitas em suas curvas de seção de choque (RNRA, do inglês Resonant Nuclear Reaction Analysis ) e espalhamento de íons de energias intermediárias (MEIS do inglês Medium Energy Ion Scattering ). Uma vez que os modelos convencionais, baseados em uma aproximação Gaussiana, não são adequados para descrever o espectro de espalhamento de íons correspondente a estruturas nanométricas, neste trabalho foram desenvolvidos modelos que descrevem adequadamente os processos de perda de energia dos íons na matéria, viabilizando a adoção sistemática de espalhamento de íons de energias intermediárias para a análise de nanoestruturas. Aplica ções recentes de RNRA e MEIS para eletrodos de porta metálicos e dielétricos com alta constante dielétrica sendo incorporados à tecnologia MOSFET atual são apresentadas como avaliação dos métodos. / Device miniaturization revealed a new class of e ects due to quantum con nement and a di erent ration between the number of surface and bulk atoms as compared to macroscopic structures, giving rise to nanoscience and nanotechnology. Among the challenges imposed by these emerging areas are those related to the analytical techniques for material science, especially for ion beam analysis techniques (IBA). These techniques played a key role in the development of silicon technology. However, ion beam analysis is not of widespread use for nanostructure characterization due to limitation on the spatial resolution and also the damage caused by the energetic impinging ions at the target nanostructures. This thesis present state of the art applications of ion beam analysis for nanotechnology, describing advanced aimed at a more systematic use of analytical techniques based on ion beams for nanosciences. Detailed description of resonant nuclear reaction analysis (RNRA) medium energy ion scattering (MEIS) are presented, followed by the development of advanced ion energy loss models for high resolution depth pro ling using MEIS. The evaluation of RNRA e MEIS are presented based on recent applications for metal gates and high-k gate dielectrics of latest generation Metal-Oxide-Semiconductor Field-E ect Transistor (MOSFET) devices.