Orientador: David Mendez Soares / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-31T18:01:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Casagrande_PaulaSimoes_M.pdf: 7069712 bytes, checksum: cba42a97bc9e94ebc92b3ea0cc517e17 (MD5) Previous issue date: 2016 / Resumo: Neste trabalho foram desenvolvidos e caracterizados transistores de efeito de campo sensíveis a íons (Ion Sensitive Field Effect Transistor ¿ ISFET) com dois óxidos de porta distintos, óxido de silício (SiO2) e óxido de titânio sobre óxido de silício (TiO2/SiO2). Estes sensores foram fabricados utilizando tecnologia de micro fabricação de silício. A caracterização elétrica destes dispositivos foi realizada para MOSFETs de caracterização analisando-se as curvas de diodo, curvas de capacitância, a tensão de limiar e a transcondutância dos dispositivos fabricados. Para as amostras de SiO2 os valores típicos obtidos foram 6,4±0,1 pF para a capacitância máxima, 1,3±0,1 V para a tensão de limiar e 3,5±0,1 µS para a transcondutância, e para as amostras de TiO2/SiO2 foram 64±1 pF, -2,0±0,1 V e 10,5±0,1 µS, respectivamente. Os ISFETs foram testados em meios líquidos utilizando-se soluções tampão. Os ISFETs de SiO2 apresentaram pouca sensibilidade à variação de pH e os ISFETs de TiO2/SiO2 apresentaram baixa sensibilidade para pH baixo e maior sensibilidade para pH alto. Foi desenvolvido um sistema para medidas eletroquímicas utilizando os sensores em solução / Abstract: In this work were developed and characterized Ion Sensitive Field Effect Transistors (ISFET), with two different gate oxides: silicon oxide (SiO2) and titanium oxide on silicon dioxide (TiO2/SiO2). These sensors were manufactured using silicon micro fabrication technology. The electrical characterization of these devices has been done on MOSFETs, analyzing the diode curves, the capacitance curves, the threshold voltage and the transconductance of the manufactured devices. For the SiO2 sample typical values were 6.4 ± 0.1 pF for maximum capacitance, 1.3 ± 0.1 V for threshold voltage and 3.5 ± 0.1 uS for maximum transconductance and for the TiO2/SiO2 samples were 64 ± 1 pF, -2.0 ± 0.1 V and 10.5 ± 0.1 ?S, respectively. The ISFETs were tested in liquid using buffer solutions. The ISFETs with SiO2 showed small sensitivity to pH variation, and the ones of with TiO2/SiO2 showed low sensitivity to low pH and higher sensitivity to high pH. A system was developed for electrochemical measurements using the sensors in solution / Mestrado / Física / Mestra em Física / 132989/2014-0 / CNPQ

Orientador: Fabio Luiz Camargo Villela Berbert / Resumo: O sucesso do tratamento endodôntico depende da eliminação de microrganismos do sistema de canais radiculares. As soluções irrigadoras e métodos mecânicos são incapazes de eliminar completamente as bactérias, que penetram profundamente nos túbulos dentinários e sistema de canais radiculares. Novos métodos de descontaminação intracanal, como o laser, têm sido estudados. Este estudo ex vivo foi realizado para avaliar o efeito antibacteriano de um laser diodo de alta potência, a irrigação convencional e combinação destas técnicas em dentes contaminados com biofilme de Enterococcus faecalis. Sessenta e cinco dentes unirradiculados com canal único foram selecionados, suas coroas foram removidas e as raizes padronizadas em 15mm e foram preparados com limas manuais e Reciproc R50. Posteriormente foram preparados para o estudo microbiológico. Seus forames apicais foram selados com resina fotopolimerizável e a superfícies externa radicular foi impermeabilizada com adesivo epoxi e os espécimes foram fixados em placas de 24-poços e esterilizados com óxido de etileno. Cinquenta e cinco foram contaminados com E. faecalis. Após 21 dias de incubação, os espécimes foram divididos em três grupos experimentais (n = 15): NaOCl, Solução salina + laser (SS+laser), e NaOCl + laser; e dois grupos controle (n = 10): Controle positivo (C+) e controle negativo (C-). No grupo NaOCl os espécimes foram irrigados com 5 mL de hipoclorito de sódio-NaOCl a 2,5%; no grupo SS+laser, foram irrigados com 5 mL de ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The success of the endodontic treatment depends on the elimination of microorganisms from the root canal system. The irrigant solutions and mechanical methods are incapable of eliminating bacteria, which penetrate deeply into the dentinal tubules and root canal systems. New methods of intracanal decontamination, like lasers, have been studied. This ex vivo study was done to evaluate the antibacterial effect of a high-power diode laser, conventional irrigation and the combination of these techniques in teeth contaminated with Enterococcus faecalis biofilm. Sixty-five uniradicular teeth with single canal were selected, their crowns were removed, and roots were standardized with 15 mm and were prepared with manual files and Reciproc R50. Afterwards, they were prepared for microbiological study. Their apical foramen was sealed with light cured resin and their root external surfaces were sealed with Epoxi adhesive and the specimens were attached to 24-well microplates and sterilized with ethylene oxide. Fifty-five specimens were contaminates with E. faecalis. After 21 days of incubation, the specimens were divided into three experimental groups (n = 15): NaOCl, Saline + laser (SS+laser), and NaOCl + laser; and two control groups (n = 10): Positive control (C+) and negative control (C-). In the NaOCl group, the specimens were irrigated with 5 mL of 2,5% sodium hypochlorite - NaOCl; in the SS+laser group, they were irrigated with 5 mL of saline and then irradiated with highpower dio... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: José Brás Barreto de Oliveira / Banca: Sidney Alves Lourenço / Banca: Margarida Juri Saeki / O Programa de Pós Graduação em Ciência e Tecnologia de Materias, PosMat, tem carater institutional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi / Resumo: Este trabalho investiga as propriedades ópticas de um sistema semicondutor que tem alto potencial para aplicação em optoeletrônica. As amostras estudadas são baseadas no sistema InxGa1-xAs0,984N0,016/GaAs, a concentração x de índio encontra-se na faixa de 0,26 a 0,43 e foram crescidas nas temperaturas de 400°C e 430°C e, passaram por tratamento térmico, a temperatura de 720 °C, durante o tempo de 30 min. Em ambas amostras a espessura do poço é de 6,5 nm. A técnica utilizada na investigação é a fotoluminescência, que permite analisar o comportamento de portadores em diferentes faixas de temperatura e regimes de excitação, para caracterizar a qualidade estrutural das amostras. No estudo procuramos compreender o comportamento das emissões ópticas analisando a largura de linha a meia altura (FWHM) da emissão, a variação do band gap com a temperatura e a localização e ativação térmica dos portadores de carga. / Abstract: This work investigates the optical properties of a semiconductor system which has high potential for application in optoelectronics. The samples studied are based on InxGa1-xAs0,984N0,016 / GaAs system, the indium concentration x is in the range from 0.26 to 0.43, and were grown at temperatures of 400 °C and 430 °C and received thermal treatment, at 720 oC, during 30 minutes. In both samples the well thickness is 6.5 nm. The technique used in the investigation is the photoluminescence, which allows to analyze the behavior of carriers in different temperature ranges and excitation regimes, in order to characterize the structural quality of the samples. In the study we sought to understand the behavior of the optical emissions by analyzing the full width at half-maximum (FWHM) of the emission line, the variation of the band gap with temperature and the trapping and thermal activation of charge carriers. / Mestre

O interesse em óxido de zinco (ZnO) dopado com metais de transição tem atraído a atenção de pesquisadores nos últimos anos. Esses sistemas potencialmente apresentam temperatura de Curie acima da temperatura ambiente, o que possibilitaria sua aplicação em dispositivos spintrônicos. Entretanto, apesar dos extensos estudos, a natureza de suas propriedades magnéticas ainda permanece uma questão controversa. Recentemente resultados teóricos e experimentais têm mostrado que o ordenamento magnético é função direta de defeitos pontuais, tais como vacâncias de oxigênio e zinco intersticial. Neste contexto, esta dissertação descreve a caracterização estrutural e magnética de óxidos magnéticos diluídos (OMDs) nanoestruturados a base de ZnO dopados com Co em diferentes concentrações molares preparados a partir do método hidrotermal assistido por micro-ondas. Foram analizadas cinco amostras com concentrações molares de 0,5, 1, 3, 5 e 7% de Co. A caracterização estrutural foi realizada através das técnicas de Difração de Raios-X e Espectroscopia de Espalhamento RAMAN. A morfologia dos grãos dos pós preparados foi caracterizada por Microscopia Eletrônica de Transmissão de Alta Resolução. Em associação ao RAMAN e à Difração de Raios-X no teste da incorporação do Co à matriz de ZnO, medidas de Absorção de Raios-X foram utilizadas para obter informações sobre o estado de oxidação e simetria do sítio do átomo absorvedor, neste caso o Co. Por fim, as propriedades magnéticas foram analisadas através de magnetometria SQUID (Superconducting Quantum Interference Device). Os resultados obtidos comprovaram a incorporação do Co na estrutura do ZnO sem a formação de fases secundárias de óxido de Co ou Co metálico. A caracterização magnética das amostras dopadas apresenta características que definem um comportamento paramagnético com grande interação de troca antiferromagnética entre os íons Co2+. Além disso, as amostras com baixa concentração de Co () revelaram a coexistência de uma fase majoritariamente paramagnética e uma fase minoritária ferromagnética. O comportamento magnético de nossas amostras é entendido sob o escopo dos modelos teóricos BMP (Bound Magnetic Polaron) e d0. O estudo dos parâmetros magnéticos com base em um modelo randômico de distribuição dos íons dopantes e uma interação de troca simples entre os íons de Co2+ revela uma distribuição não homogênea ao longo do volume dos grãos. / The interest in Zinc Oxide (ZnO) doped with transition metal has been attracted much attention in the last years. These systems present Curie temperature above room temperature, this property enable its application in spintronic devices. In spite of the extensive studies, the origin of its magnetic properties still remains a controversial issue. Some recent theoretical and experimental results have shown that the ferromagnetic ordering depends on defects, such as oxygen vacancies or interstitial zinc, created during the sample preparation. In this context, this dissertation describes the structural and magnetic characterization of nanostructured diluted magnetic oxides (DMOs) based on Co-doped ZnO systems produced by microwave-assisted hydrothermal route. We have prepared nanostructured samples with Co molar concentrations of 0.5, 1, 3, 5 and 7%. The crystal structures of the samples were characterized using X-ray diffraction (XRD) and RAMAN scattering spectroscopy. The microstructure and composition distributions were characterized by high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM). Co K-edge x-ray absorption near-edge structure (XANES) and extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) were used to determine the valence state and to evaluate the environment of Co in the ZnO lattice. Finally, magnetic characterizations were performed using a superconducting quantum interference device (SQUID) magnetometer. The results confirmed the Zn replacement by Co ions in the wurtzite ZnO structure with oxidation state of 2+, neither segregated secondary phases, nor Co-metal were detected. The magnetic characterization of the studied samples revelas a paramagnetic behavior with large antiferromagnetic exchange interaction between Co2+ ions. Besides, the samples with low concentration of Co () present the coexistence of a major paramagnetic phase associated to a minority ferromagnetic phase. The magnetic behavior of our samples are studied under the scope of the BMP (Bound Magnetic Polaron) and d0 theoretical models. The studied of the magnetic parameters through a model corresponding to a random distribution of the dopants and a simple exchange interaction between the Co2+ ions reveals a non-homogeneous distribution over the volume of the grains. / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais - FAPEMIG

Em diversas aplicações de alto desempenho, é necessário conhecer o efeito da variação da temperatura no funcionamento do circuito eletrônico e de seus dispositivos. Apesar de modificar enormemente o desempenho e característica, a influência da temperatura no comportamento dos dispositivos semicondutores não é satisfatoriamente modelada nos simuladores "SPICE-Like". Os componentes que operam com tecnologia MOS são os mais empregados na atualidade, e desta forma, é de grande relevância o modelamento térmico destes dispositivos e sua integração com o modelo elétrico já presente nos simuladores eletrônicos. Esta tese apresenta preliminarmente, um estudo térmico dos dispositivos MOS com a conseqüente geração de um modelo que possa ser acoplado ao modelo elétrico. Também é apresentada uma técnica de extração dos parâmetros do modelo, tendo como referência os dados no manual do próprio dispositivo. Finalmente, é apresentado o acoplamento entre os modelos elétrico e térmico através de um exemplo de simulação.

Amostras de Semicondutores III-V foram crescidas usando a técnica de Epitaxia por feixes Moleculares. As propriedades elétricas das estruturas de GaAs com dopagem planar com Silício foram investigadas, e também a saturação e a difusão do Silício nestas amostras. As propriedades ópticas e elétricas das estruturas dopadas planarmente com Selênio foram analisadas, usando as técnicas de Capacitância-voltagem e a de Tunelamento resonante. As propriedades elétricas dos poços quânticos a base de InGaAs/GaAs foram investigadas, em função da posição da impureza planarmente dopada com Silício. / III-V semiconductor samples were grown using the Molecular beam epitaxy technique, the electrical properties of the GaAs structures planar doped with silicon were investigated as well as the Silicon saturation and diffusion in these samles. The optcal and electrical properties of structures planar doped with Selenium were analyzed using the Capacitance Voltage and resonant Tunneling techniques. The electrical properties of InGaAs/ GaAs based quantum wells were investigated as a function of the planar doped with Silicon impurity position.

CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Ondas de spin sÃo excitaÃÃes coletivas que surgem em materiais magnÃticos. Essas excitaÃÃes sÃo causadas por perturbaÃÃes no sistema magnÃtico. Por exemplo, uma pequena variaÃÃo na temperatura provoca a precessÃo de um momento de dipolo magnÃtico que interage com seus vizinhos levando à propagaÃÃo dessa perturbaÃÃo. Essa perturbaÃÃo tem carÃter ondulatÃrio, e pode se propagar na direÃÃo de qualquer um dos vizinhos prÃximos. Essas ondas de spin podem ser observadas atravÃs de alguns mÃtodos experimentais, tais como: espalhamento inelÃstico de nÃutrons, espalhamento inelÃstico de luz incluindo espalhamento Raman e Brillouin. A importÃncia das ondas de spin surge claramente quando aparelhos magnetoeletrÃnicos sÃo operados a baixas frequÃncias. Nessa situaÃÃo a geraÃÃo de ondas de spin pode ser um processo significante na perda de energia desses sistemas, pois a excitaÃÃo de tais ondas consome uma pequena parte da energia do sistema, as tornando importante no processo de inovaÃÃo dos sistemas eletrÃnicos. Essas ondas podem ser estudadas atravÃs de modelos matemÃticos como o de Heisenberg, Ising, dentre outros. Nesse modelo, podemos calcular a relaÃÃo de dispersÃo das ondas de spin. O modelo de Heisenberg pode ser escrito em termos de operadores de criaÃÃo e destruiÃÃo atravÃs das transformaÃÃes de Holstein-Primakoff. O Hamiltoniano que descreve as ondas de spin à agora escrito em termos de operadores bosÃnicos. Essa descriÃÃo matemÃtica à semelhante ao Hamiltoniano Tight-Binding para fÃrmions. Tal Hamiltoniano descreve, por exemplo, o grafeno, um material que foi descoberto recentemente e vem sendo tratado com muito otimismo, por ter uma estrutura bidimensional que leva a propriedades surpreendentes. Muitas possibilidades de aplicaÃÃes para ele vÃm sendo estudadas. Nosso objetivo aqui à fazer uma analogia entre o grafeno e um sistema magnÃtico em uma rede favo de mel. No sistema magnÃtico, utilizamos o Modelo de Heisenberg para encontrar as relaÃÃes de dispersÃo e conhecer o comportamento das ondas de spin do mesmo. Enquanto no grafeno, utilizamos o modelo Tight-Binding para encontrar o espectro de energia. Ressaltando que utilizamos um mÃtodo matematicamente idÃntico para ambos e que as curvas encontradas para os modos de energia sÃo idÃnticas. EntÃo, calculamos como esses modos se comportam com a introduÃÃo de impurezas em substituiÃÃo em sÃtios de uma ou duas linhas da rede cristalina. / Spin waves are collective excitations that occur in magnetic materials. These excitations are caused by disturbances in the magnetic system. For example, a small change in temperature causes the precession of a magnetic dipole moment that interacts with neighboring leading to the spread of this disorder. This disturbance has wave character, and can propagate in the direction of any of the nearest neighbors. These waves of spin can be observed by some experimental methods, such as: the inelastic neutron scattering, inelastic scattering of light including Raman and Brillouin scattering, to name a few. The importance of spin waves emerges clearly when magnetoelectronic devices are operated at low frequencies. This situation, the generation of spin waves can sing in a significant loss of energy of these systems, because the excitation of such waves consumes a small part of the energy of the system, becoming important in the innovation process of electronic systems. These waves can be studied using mathematical models like the Heisenberg, Ising, among others. In this model, we can calculate the dispersion relation of the spin waves. The Heisenberg model can be written in terms of operators of creation and destruction through the Holstein-Primakoff transformations. The Hamiltonian that describes the spin waves is now written in terms of bosonic operators. This mathematical description is similar to Tight-Binding Hamiltonian for fermions. This Hamiltonian described, for example, graphene, a material that has recently been discovered and is being treated with much optimism for having a two-dimensional structure that leads to amazing properties. Many possibilities of applications for it have been studied. Our goal here is to make an analogy between the graphene and a magnetic system on a honeycomb lattice. In the magnetic system, we use the Heisenberg model to find the dispersion relations and understand the behavior of the spin waves of the same. While in graphene, we used the Tight-Binding model to find the energy spectrum. Underscoring we use a mathematically identical method for both and found that the curves for power modes have similar behaviors, respecting the particularities of each. Then, we calculate how these modes behave introduction of impurities in substitution sites on one or two lines of the crystal lattice.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / AvanÃos nas tÃcnicas de crescimento tÃm tornado possÃvel a fabricaÃÃo de estruturas semicondutoras unidimensionais em escala nanomÃtrica, chamadas de fios quÃnticos. O interesse nestas estruturas tem crescido bastante, devido a suas aplicaÃÃes em dispositivos eletrÃnicos e tambÃm devido a sua quÃmica ser facilmente manipulÃvel. Em particular, trabalhos experimentais tÃm mostrado o crescimento de fios quÃnticos core-shell e de fios semicondutores com uma heteroestrutura longitudinal. Neste trabalho estudamos as propriedades excitÃnicas de fios quÃnticos cilÃndricos Si/Si1-xGex core-shell, considerando duas possibilidades para o alinhamento da banda de conduÃÃo: tipo-I, onde elÃtrons e buracos estÃo confinados no mesmo material, e tipo-II, onde os portadores estÃo separados espacialmente. Usamos um Hamiltoniano que leva em conta a existÃncia de interfaces graduais entre materiais. No tipo-I, observamos que a energia do exciton à fracamente afetada pela presenÃa do campo magnÃtico, principalmente para pequenos raios do fio. Jà para o tipo-II, o aumento da intensidade do campo magnÃtico leva a transiÃÃes quase periÃdicas no momento angular do elÃtron, o que gera oscilaÃÃes de Aharonov-Bohm na energia do exciton. TambÃm investigamos teoricamente como a existÃncia de interfaces graduais pode afetar o confinamento em fios quÃnticos com heteroestruturas GaAs/GaP e InAs/InP ao longo de seus eixos de crescimento. Nossos resultados mostram que, à medida que o raio do fio diminui, o potencial efetivo que atua sobre um portador pode forÃar sua localizaÃÃo nas barreiras. Quando consideramos interfaces graduais entre os materiais que compÃem a heteroestrutura, este potencial efetivo adquire uma forma peculiar, gerando pequenos poÃos nas interfaces, capazes de confinar os portadores nesta regiÃo. / AvanÃos nas tÃcnicas de crescimento tÃm tornado possÃvel a fabricaÃÃo de estruturas semicondutoras unidimensionais em escala nanomÃtrica, chamadas de fios quÃnticos. O interesse nestas estruturas tem crescido bastante, devido a suas aplicaÃÃes em dispositivos eletrÃnicos e tambÃm devido a sua quÃmica ser facilmente manipulÃvel. Em particular, trabalhos experimentais tÃm mostrado o crescimento de fios quÃnticos core-shell e de fios semicondutores com uma heteroestrutura longitudinal. Neste trabalho estudamos as propriedades excitÃnicas de fios quÃnticos cilÃndricos Si/Si1-xGex core-shell, considerando duas possibilidades para o alinhamento da banda de conduÃÃo: tipo-I, onde elÃtrons e buracos estÃo confinados no mesmo material, e tipo-II, onde os portadores estÃo separados espacialmente. Usamos um Hamiltoniano que leva em conta a existÃncia de interfaces graduais entre materiais. No tipo-I, observamos que a energia do exciton à fracamente afetada pela presenÃa do campo magnÃtico, principalmente para pequenos raios do fio. Jà para o tipo-II, o aumento da intensidade do campo magnÃtico leva a transiÃÃes quase periÃdicas no momento angular do elÃtron, o que gera oscilaÃÃes de Aharonov-Bohm na energia do exciton. TambÃm investigamos teoricamente como a existÃncia de interfaces graduais pode afetar o confinamento em fios quÃnticos com heteroestruturas GaAs/GaP e InAs/InP ao longo de seus eixos de crescimento. Nossos resultados mostram que, à medida que o raio do fio diminui, o potencial efetivo que atua sobre um portador pode forÃar sua localizaÃÃo nas barreiras. Quando consideramos interfaces graduais entre os materiais que compÃem a heteroestrutura, este potencial efetivo adquire uma forma peculiar, gerando pequenos poÃos nas interfaces, capazes de confinar os portadores nesta regiÃo.

O processo de isolação elétrica por implantação de prótons é estudado para os casos do semicondutor GaAs e de estruturas DBR - Distributed Bragg Reflectors - de AlGaAs. A obtenção da energia crítica de implantação em camadas DBR de dispositivos VCSELs, Vertical Cavity Surface Emmiting Lasers, é exemplificada. Medidas da evolução da resistência destas estruturas com a dose de prótons irradiada, tanto para amostras tipo-n quanto para tipo-p, revelaram comportamentos qualitativamente semelhantes para os transportes eletrônicos paralelo e perpendicular às heterojunções. O mesmo valor de dose de limiar para isolação pode ser usado em ambos os casos. A estabilidade térmica da isolação de camadas DBR é estimada em ~150oC. O uso de um modelo simples de conservação de carga é sugerido para a simulação do processo de isolação por implantação em semicondutores, empregando como entrada a distribuição de níveis introduzidos pela irradiação. A comparação dos resultados dessa simulação com dados experimentais para o caso específico do GaAs revela que os modelos de defeitos previamente associados a antisítios na literatura não são suficientes para descrever a isolação. Os dados obtidos até então sobre a estrutura de níveis introduzida pela implantação com prótons também não reproduzem completamente o comportamento observado. Um sistema para medidas de Espectroscopia de Transientes de Níveis Profundos (DLTS) foi desenvolvido para a realização de experimentos visando identificar os níveis responsáveis pela isolação e determinar seus parâmetros relevantes. Quatro contribuições principais foram observadas em GaAs tipo-n (n1, n2, n3 e n4) implantado com prótons, e outras cinco para GaAs tipo-p (p1, p2, p3, p4 e p5). O nível p1, com energia aparente de 0,05 eV e secção de choque de captura de lacunas de 1x10-16 cm2, havia sido identificado previamente em amostras irradiadas com elétrons, mas pela primeira vez foi medido em amostras GaAs tipo-p implantadas com prótons. Medidas de variação de taxas de emissão com o campo elétrico foram realizadas em n1, n2, n3, p1, p2 e p3. O efeito Poole-Frenkel foi identificado como o responsável pelo comportamento observado em p2. Já para n3 e n1, mostrou-se que o responsável é o efeito de tunelamento auxiliado por fônons. O nível p3 não apresentou variação considerável em sua taxa de emissão com o campo; enquanto que os níveis n2 e p1revelaram comportamentos que indicam a presença de ambos os efeitos (Poole-Frenkel e tunelamento auxiliado por fônons). Esses dados, combinados com informações sobre as taxas de introdução obtidas a partir dos espectros DLTS, nos levam a parâmetros para os defeitos introduzidos pela implantação que conseguem descrever, de maneira aceitável, a curva de isolação experimental para doses menores que aproximadamente o dobro da dose de limiar, sugerindo que vacâncias de arsênio e anti-sítios de GaAs desempenhem um papel importante nesta etapa do processo. / The electrical isolation by proton implantation process is studied for the specific cases of AlGaAs Distributed Bragg Reflectors (DBR) and bulk GaAs. The critical implant energy evaluation is exemplified for AlGaAs DBR layers on Vertical Cavity Surface Emmiting Lasers devices. Sheet resistance measurements as a function of the proton fluence on both p-type and n-type samples presented similar behaviors for the electronic transports parallel and perpendicular to the heterojunctions. The same dose threshold value can be used in both cases. The DBR structures isolation thermal stability is estimated as ~150oC. A simple charge neutrality calculation is employed to simulate the implant isolation process in semiconductors using as input data on the deep levels introduced during irradiation. For the case of bulk GaAs, comparison between simulation results and experimental sheet resistance versus dose curves pointed out that models previously suggested for anti-site defects are not able, by their own, to reproduce the actual isolation behavior. Simulation using information previously obtained on proton implant related deep levels also didn’t reproduce the experimental curves. A Deep Level Transient Spectroscopy (DLTS) system was developed in order to properly identify the deep levels introduced by proton implantation and obtain the relevant parameters regarding each one of these levels. Four main contributions were measured in n-type proton bombarded GaAs (n1, n2, n3 and n4), and other five in p-type samples (p1, p2, p3, p4 and p5). p1 level, with 0.05 eV apparent energy and 1x10-16 cm2 apparent capture cross section, was measured for the first time in proton implanted GaAs. Electric field related emission rate enhancement measurements were carried out on n1, n2, n3, p1, p2 and p3. Poole-Frenkel effect was identified as the responsible for the behavior obtained for p2. Concerning the cases of n3 and n1, the effect responsible for the measured emission rate enhancement was found to be the phonon assisted tunneling. Level p3 presented no appreciable emission rate enhancement with the electric field, and levels n2 and p1 revealed behaviors pointing out the presence of both Poole-Frenkel and phonon assisted tunneling effects. Introduction rates of the measured levels were also obtained. All these data and other previous information on defects in proton bombarded GaAs could then be compiled together, producing a more complete and accurate input for the simulation, which leads to results reproducing the experimental curve in an acceptable manner for doses lower than twice the threshold value. This result points to a very active participation of As vacancies and GaAs in the GaAs implant isolation process.

O processo de isolação elétrica por implantação de prótons é estudado para os casos do semicondutor GaAs e de estruturas DBR - Distributed Bragg Reflectors - de AlGaAs. A obtenção da energia crítica de implantação em camadas DBR de dispositivos VCSELs, Vertical Cavity Surface Emmiting Lasers, é exemplificada. Medidas da evolução da resistência destas estruturas com a dose de prótons irradiada, tanto para amostras tipo-n quanto para tipo-p, revelaram comportamentos qualitativamente semelhantes para os transportes eletrônicos paralelo e perpendicular às heterojunções. O mesmo valor de dose de limiar para isolação pode ser usado em ambos os casos. A estabilidade térmica da isolação de camadas DBR é estimada em ~150oC. O uso de um modelo simples de conservação de carga é sugerido para a simulação do processo de isolação por implantação em semicondutores, empregando como entrada a distribuição de níveis introduzidos pela irradiação. A comparação dos resultados dessa simulação com dados experimentais para o caso específico do GaAs revela que os modelos de defeitos previamente associados a antisítios na literatura não são suficientes para descrever a isolação. Os dados obtidos até então sobre a estrutura de níveis introduzida pela implantação com prótons também não reproduzem completamente o comportamento observado. Um sistema para medidas de Espectroscopia de Transientes de Níveis Profundos (DLTS) foi desenvolvido para a realização de experimentos visando identificar os níveis responsáveis pela isolação e determinar seus parâmetros relevantes. Quatro contribuições principais foram observadas em GaAs tipo-n (n1, n2, n3 e n4) implantado com prótons, e outras cinco para GaAs tipo-p (p1, p2, p3, p4 e p5). O nível p1, com energia aparente de 0,05 eV e secção de choque de captura de lacunas de 1x10-16 cm2, havia sido identificado previamente em amostras irradiadas com elétrons, mas pela primeira vez foi medido em amostras GaAs tipo-p implantadas com prótons. Medidas de variação de taxas de emissão com o campo elétrico foram realizadas em n1, n2, n3, p1, p2 e p3. O efeito Poole-Frenkel foi identificado como o responsável pelo comportamento observado em p2. Já para n3 e n1, mostrou-se que o responsável é o efeito de tunelamento auxiliado por fônons. O nível p3 não apresentou variação considerável em sua taxa de emissão com o campo; enquanto que os níveis n2 e p1revelaram comportamentos que indicam a presença de ambos os efeitos (Poole-Frenkel e tunelamento auxiliado por fônons). Esses dados, combinados com informações sobre as taxas de introdução obtidas a partir dos espectros DLTS, nos levam a parâmetros para os defeitos introduzidos pela implantação que conseguem descrever, de maneira aceitável, a curva de isolação experimental para doses menores que aproximadamente o dobro da dose de limiar, sugerindo que vacâncias de arsênio e anti-sítios de GaAs desempenhem um papel importante nesta etapa do processo. / The electrical isolation by proton implantation process is studied for the specific cases of AlGaAs Distributed Bragg Reflectors (DBR) and bulk GaAs. The critical implant energy evaluation is exemplified for AlGaAs DBR layers on Vertical Cavity Surface Emmiting Lasers devices. Sheet resistance measurements as a function of the proton fluence on both p-type and n-type samples presented similar behaviors for the electronic transports parallel and perpendicular to the heterojunctions. The same dose threshold value can be used in both cases. The DBR structures isolation thermal stability is estimated as ~150oC. A simple charge neutrality calculation is employed to simulate the implant isolation process in semiconductors using as input data on the deep levels introduced during irradiation. For the case of bulk GaAs, comparison between simulation results and experimental sheet resistance versus dose curves pointed out that models previously suggested for anti-site defects are not able, by their own, to reproduce the actual isolation behavior. Simulation using information previously obtained on proton implant related deep levels also didn’t reproduce the experimental curves. A Deep Level Transient Spectroscopy (DLTS) system was developed in order to properly identify the deep levels introduced by proton implantation and obtain the relevant parameters regarding each one of these levels. Four main contributions were measured in n-type proton bombarded GaAs (n1, n2, n3 and n4), and other five in p-type samples (p1, p2, p3, p4 and p5). p1 level, with 0.05 eV apparent energy and 1x10-16 cm2 apparent capture cross section, was measured for the first time in proton implanted GaAs. Electric field related emission rate enhancement measurements were carried out on n1, n2, n3, p1, p2 and p3. Poole-Frenkel effect was identified as the responsible for the behavior obtained for p2. Concerning the cases of n3 and n1, the effect responsible for the measured emission rate enhancement was found to be the phonon assisted tunneling. Level p3 presented no appreciable emission rate enhancement with the electric field, and levels n2 and p1 revealed behaviors pointing out the presence of both Poole-Frenkel and phonon assisted tunneling effects. Introduction rates of the measured levels were also obtained. All these data and other previous information on defects in proton bombarded GaAs could then be compiled together, producing a more complete and accurate input for the simulation, which leads to results reproducing the experimental curve in an acceptable manner for doses lower than twice the threshold value. This result points to a very active participation of As vacancies and GaAs in the GaAs implant isolation process.