A deposição em regime de subtensão (DRS) tem sido amplamente utilizada para a formação de filmes semicondutores, mas muito pouco utilizada para estudar a dopagem de filmes eletrodepositados. Logo, neste trabalho é discutido o uso da DRS como técnica de dopagem de filmes de selênio. Para isso, estudou-se as condições de deposição de um filme de selênio trigonal sobre substrato de ouro (f-Se) e sua posterior modificação com a DRS de Bi (f-Se_Bi), Pb (f-Se_Pb) e Cu (f-Se_Cu). Estudos empregando voltametria cíclica, cronoamperometria, microscopia óptica, microscopia de varredura eletrônica e difração de raio-X evidenciaram a produção de um filme altamente cristalino, homogêneo e aderente formado por estruturas hexagonais em forma de microbastões com diâmetros entre 300 e 600 nm. Contudo, o filme com as características citadas é formado somente com a deposição a 80 ºC em HNO3 0,1 mol L-1 contendo SeO2 0,02 mol L-1, com polarização do substrato em -0,45 V (vs SCE), sob iluminação com lâmpada de halogênio 100 W, irradiância de 200 mW cm-2, agitação magnética e tempos de deposição ≥ 600 segundos. Essas estruturas são mantidas mesmo após a DRS dos metais, a qual foi caracterizada empregando a microbalança eletroquímica de cristal de quartzo (MECQ). A partir do perfil massométrico constatou-se a ocorrência de difusão dos metais para o interior da fase de selênio, visto que não se observou a saturação da superfície do filme. Além disso, os metais apresentam cinética de difusão diferentes, onde o metal com maior difusão é o cobre, sendo o único a apresentar dopagem efetiva da matriz de selênio. A caracterização óptica dos filmes determinou um band gap de aproximadamente 1,87 ±0,03 eV para f-Se, f-Se_Pb e f-Se_Bi, entretanto, o f-Se_Cu apresentou band gap de 3,19 eV. Ainda assim, ao avaliar a atividade fotoeletroquímica dos semicondutores constatou-se a obtenção de fotocorrentes distintas entre eles. O f-Se_Bi produz fotocorrente 3 vezes maior que o f-Se_Pb e 35 vezes mais elevada que os demais, embora o selênio puro e os filmes dopados com DRS de Bi e Pb apresentem densidade de portadores de carga similares, aproximadamente 6,0 x1015 cm-3, enquanto o f-Se_Cu exibe um aumento de 4 ordens de grandeza para o mesmo parâmetro. Logo, a elevada fotocorrente do filme f-Se_Bi está relacionada com a minimização da recombinação de cargas na interface semicondutor-eletrólito, enquanto a baixa fotocorrente exibida pelo f-Se_Cu se deve à elevada energia de band gap do filme. De qualquer forma, a dopagem de filmes semicondutores com a DRS mostrou ser uma maneira simples e barata de dopagem de filmes relativamente espessos. / The underpotential deposition (UPD) have been widely used to production of semiconductor films, but not applied to search the doping of electrodeposited films. Therefore, here is discussed the use of UPD as a technique to doping selenium films. Then, it was studied the conditions to attain deposits of trigonal selenium on gold substrate (f-Se) and after its modification with Bi UPD (f-Se_Bi), Pb UPD (f-Se_Pb) and Cu UPD (f -Se_Cu). Studies using cyclic voltammetry, chronoamperometry, optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) showed the production of a highly crystalline, homogeneous and adherent selenium film formed by hexagonal structures with microrod shape and diameters between 300 and 600 nm. However, the trigonal selenium with those features is synthezised only on the deposition into HNO3 0.1 M containing SeO2 0.02 M at 80 °C, -0.45 V (vs. SCE), under illumination with halogen lamp 100 W, irradiance of 200 mW cm-2, magnetic stirring and deposition time ≥ 600 seconds. These structures are maintained even after the UPD of the metals, which was characterized using electrochemical quartz crystal microbalance (EQCM). From massogram profile was possible to observe the occurrence of diffusion of the metals into the selenium phase, since was not verified the surface saturation of the film. Furthermore, the metals exhibited different diffusion kinetics, where the metal with higher diffusion was copper, which was the only one to show effective doping of selenium film. The optical characterization of the films determined a band gap average of 1.87 ±0,03 eV for f-Se, f-Se_Pb and f-Se_Bi, although, the f-Se_Cu presented band gap of 3.19 eV. Moreover, when it is studied the photoelectrochemical activity of the semiconductors films was noted different photocurrents between them. The f-Se_Bi produces photocurrent 3 times greater than the f-Se_Pb and 35 times higher than the other, but the pure selenium and those doped with Bi and Pb UPD present similar charge-carriers density, approximately 6.0 x1015 cm-3, while the f-Se_Cu shows an increase of 4 orders of magnitude for the same parameter. Therefore, the high photocurrent to f-Se_Bi is associated with the minimization of charge recombination at semiconductor-electrolyte interface, while the low photocurrent exhibited by f-Se_Cu is due to the higher energy band gap of the film. Anyway, the doping of the semiconductor film with the UPD proved to be a simple and inexpensive way to doping relatively thick films.

O titanato de estrôncio é um dielétrico com elevada energia de gap entre a banda de va-lência e a banda de condução, porém quando alguns íons de oxigênio são removidos de sua estrutura cristalina, o composto se torna um semicondutor dopado do tipo n com um regime de ionização de impurezas diferente dos outros semicondutores convencionais. Além disto, o composto exibe uma supercondutividade anômala que diverge da teoria BCS no que diz respeito às interações elétron-fônon. Na medida em que o oxigênio é removido do cristal, a resistividade elétrica diminui no composto, sendo assim, este trabalho tem o objetivo de estudar a evolução do tratamento térmico que transforma o estado isolante em um semicondutor através de medidas de resistividade elétrica in situ durante o tratamento de desoxigenação de monocristais de titanatos de estrôncio crescidos pelo método Floating zone. Com o interesse de estudar as propriedades físicas do sistema Sr1-xCaxTiO3, amostras com diferentes teores de cálcio na faixa entre x = 0 e x = 0,05 foram preparadas e caracteriza-das por difratometria de raios X e medidas de calor específico. A cinética de desoxigena-ção é descrita por modelos matemáticos ajustados sobre pontos experimentais adquiridos nas medidas de resistividade elétrica in situ durante o tratamento térmico. Foi observado que a cinética de desoxigenação é de primeira ordem com energia de ativação de 1,4±0,1 eV, que concorda com os dados previamente reportados na literatura. / Strontium titanate is a dielectric material with large energy gap between valence and con-duction bands. However, when some oxygen ions are removed from the crystal structure it becomes n-type semiconductor with an impurity ionization regime which differs from conventional semiconductors. Furthermore, this compound exhibits non-conventional su-perconductivity which can not be described by electron-phonon interaction predicted by BCS theory. When oxygen gets out from the sample electrical resistivity decreases. The goal of this work is study the deoxygenation kinetics during annealing which turns an insulator into a semiconductor using in situ electrical resistivity measurements during the thermal an-nealing of titanate single crystals grown by Floating zone Method. In order to study physical properties of Sr1-xCaxTiO3 system, samples with different cal-cium contents between x = 0 and 0.05 were prepared and characterized by X-ray difratom-etry and heat capacity. Deoxygenation kinetics were analyzed by models with fits the experimental data acquired at in situ electrical resistivity measurements. It was observed that deoxygenation kinetics is of first order with energy activation of 1,4±0,1 eV The estimated value for activation energy agrees with previously reported data.

Este trabalho tem como objetivo a avaliação dosimétrica de componentes semicondutores (detectores Barreira de Superfície e fotodiodos PIN) para aplicação em medições de dose equivalente em campos de baixo fluxo de nêutrons (rápidos e térmicos), utilizando uma fonte de AmBe de alto fluxo, a instalação de Neutrongrafia do reator IEA-R1 (fluxos térmicos/epitérmicos) e fluxo de nêutrons rápidos do núcleo do reator IPEN/MB-01 (UCRI Unidade Crítica). Para a detecção de nêutrons (térmicos, epitérmicos e rápidos) foram usados componentes moderadores e conversores (parafina, boro e polietileno). Os fluxos resultantes da moderação e conversão foram utilizados para a irradiação de componentes semicondutores (SSB - Barreira de Superfície e fotodiodos). Foi utilizado também um conversor misto constituído de uma folha de polietileno borado (marca Kodak). O método de simulação por Monte Carlo foi utilizado para avaliar de forma analítica a espessura ótima da parafina. O resultado obtido foi similar ao verificado experimentalmente e serviu para avaliar o fluxo de nêutrons emergentes do moderador (parafina). Da mesma forma, através de simulação, foi avaliado também o fluxo de nêutrons rápidos que atinge o conversor de polietileno que cobre a face sensível dos semicondutores. O nível de radiação gama foi avaliado cobrindo o detector por inteiro com uma folha de cádmio de 1 mm de espessura. O reator IPEN/MB-01 foi usado para avaliar a resposta dos detectores para nêutrons rápidos de alto fluxo. Os resultados, de uma forma geral, mostraram concordância e similaridade com os trabalhos desenvolvidos por outros grupos de pesquisas. Foi também estabelecida uma abordagem para o cálculo de dose equivalente utilizando os espectros obtidos nas experiências. / The main objetive of this research is the dosimetric evaluation of semiconductor componentes (surface barrier detectors and PIN photodiodes) for applications in dose equivalent measurements on low dose fields (fast and thermal fluxes) using an AmBe neutron source, the IEA-R1 reactor neutrongraphy facility (epithermal and thermal fluxes) and the Critical Unit facility IPEN/MB-01 (fast fluxes). As moderator compound to fast neutrons flux from the AmBe source was used paraffin and boron and polyethylene as converter for thermal and fast neutrons measurements. The resulting fluxes were used to the irradiation of semiconductor components (SSB Surface Barrier Detector and PIN photodiodes). A mixed converter made of a borated polyethylene foil (Kodak) was also used. Monte Carlo simulation metodology was employed to evaluate analytically the optimal paraffin thickness. The obtained results were similar to the experimental data and allowed the evaluation of emerging neutron flux from moderator, as well as the fast neutron flux reaching the polyethylene covering the semiconductor sensitive surface. Gamma radiation levels were evaluated covering the whole detector with cadmium foil 1 mm thick, allowing thermal neutrons blockage and gamma radiation measurements. The IPEN/MB-01 facility was employed to evaluate the detector response for high neutron flux. The results were in good agreement with other studies published. Using the obtained spectra an approach to dose equivalent calculation was established.

Orientador: Elson Longo / Banca: Sonia Maria Zanetti / Banca: Elaine Cristina Paris / Banca: Fenelon Martinho Lima Pontes / Banca: Ademir Geraldo Cavallari Costalonga / Resumo: Neste trabalho propôs-se sintetizar partículas fotocatalisadoras de óxido de titânio (TiO2), beta molibdato de prata (β-Ag2MoO4) e a heteroestrutura TiO2/Ag2MoO4 para principal aplicação em fotocatálise. As partículas de TiO2 e a heteroestrutura foram sintetizadas utilizando o método solvotérmico assistido por micro-ondas (SAMO), enquanto que as partículas de β-Ag2MoO4 foram sintetizadas pelo método de co- precipitação. As sínteses foram realizadas a partir das soluções diluídas dos sais de partida, em diferentes solventes, tempos de reação e temperaturas para o controle do tamanho e forma dos cristais. A atividade fotocatalítica destes materiais foi analisada para a degradação dos corantes orgânicos alaranjado de metila e rodamina 6G sob irradiação com lâmpada ultravioleta (UV) de 254 nm. Foram realizadas caracterizações por difração de raios X (DRX), espectroscopia vibracional na região do infravermelho, fotoluminescência (FL) e medida de área de superfície específica (método BET). As morfologias dos cristais foram analisadas por intermédio de microscopia eletrônica de varredura de alta resolução e feixe de íon focalizado (FIB). As propriedades ópticas foram investigadas por espectroscopia na região do ultravioleta-visível (UV-vis). Os resultados de DRX mostram uma estrutura tetragonal para os pós de TiO2 e uma estrutura cúbica do tipo espinélio para as partículas de β-Ag2MoO4. Os espectros de infravermelho apresentaram bandas de absorção caraterísticas para cada material. ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This research proposed to synthesize photocatalytic particles of titanium dioxide (TiO2), beta silver molybdate (β-Ag2MoO4), and TiO2/Ag2MoO4 heterostructures for application in photocatalytic processes mainly. TiO2 particles and heterostructures were synthesized using microwave-assisted solvothermal (SAMO) method, while β- Ag2MoO4 particles were synthesized via co-precipitation method. All syntheses were made from the starting dilute salt solutions in different solvents, temperatures, and reaction times in order to control the size and the shape of the crystals. Photocatalytic activity of these materials was analyzed for degradation of the organic dyes methyl orange and rhodamine 6G under ultraviolet light (UV) irradiation at 254 nm. Characterizations were performed using X-ray diffraction (XRD), infrared vibrational spectroscopy, photoluminescence (PL) and specific surface area determination (BET method). The morphologies of the crystals were examined by high resolution scanning electron microscopy (HRSEM) and focused ion beam (FIB). The optical properties were investigated by UV-Vis spectroscopy. XRD results showed a tetragonal structure for the powders of TiO2, and a cubic spinel structure for β-Ag2MoO4 particles. Infrared spectra presented characteristic absorption bands for each material. PL bands indicated a broad emission with a maximum at wavelength of 605 nm, which corresponds to the emission in the yellow region for TiO2 powder. Regarding the β-Ag2MoO4 powders emis... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Estudamos, de uma maneira sistemática, o campo hiperfino de contacto em átomos livres a fim de analisar a qualidade das funções de onda obtidas a partir da aproximação do operador de massa, da teoria de muitos corpos. 0 campo de contacto depende diretamente da função de onda dos eléctrons na origem e a aproximação utilizada para calculá-lo leva em conta tanto a dependência do exchange com a energia cinética do elétron quanto a inclusão da correlação coulombiana eletrônica, sem necessidade de parâmetros ajustáveis. Observamos que os resultados encontrados para tais campos, como esquema proposto, são competitivos com os de Hartree-Fock e por ser um esquema mais simples pode substituí-lo na obtenção de grandezas físicas relacionadas com as funções de onda dos sistemas a serem estudados. / The hyperfine contact field for free atoms has been calculated within the framework of the mass operator approximation for various atoms, in order to analyze the quality of the electronic wave functions. The mass operator approximation takes into account the electron-correlation effects as well as the dependence of the exchange with the velocity of the electrons. We found that the mass operator approximation to the exchange correlation effects yields values for the hyperfine contact field in good agreement with those obtained through the Hartree-Fock scheme. However, the mass operator approximation is simpler than the Hartree-Fock operator.

Calculamos a estrutura eletrônica do sistema formado por dois poços quânticos assimétricos (Al0.3Ga0.7As/GaAs) com dopagem delta (Si) no centro de cada poço. Resolvemos a equação de Schrödinger usando a teoria do funcional densidade na aproximação de densidade local. Obtemos o potencial efetivo, os níveis de energia, a ocupação das sub-bandas e a densidade eletrônica total em função da temperatura, espessura da barreira de potencial que separa os dois poços, concentração e difusão dos átomos doadores. Verificamos que a estrutura eletrônica e pouco influenciada pela temperatura e difusão dos doadores. Por outro lado, nossos resultados mostram que ela depende de forma significativa da concentração dos doadores. Investigamos também como o sistema e influenciado por uma tensão elétrica aplicada na direção de crescimento. Calculamos os níveis de energia e ocupação das sub-bandas em função da tensão elétrica aplicada. Determinamos então a tensão elétrica necessária para tomar ressonantes os dois primeiros níveis de energia para barreiras de potencial de espessuras 25&#197 e 50&#197. Uma possível aplicação para esse sistema e analisada. Verificamos que ele apresenta efeitos de mobilidade modulada e transcondutância negativa quando as mobilidades nos dois poços são diferentes. Consideramos ainda o caso em que um campo magnético e aplicado perpendicularmente a direção de crescimento. Nossos resultados mostram que a forma da relação de dispersão En( kx), inicialmente parabólica, e bastante modificada pelo campo magnético, surgindo estados ressonantes para kx diferente de zero. Conseqüentemente, a massa efetiva eletrônica nessa direção também e modificada, dependendo agora da energia do elétron. Para campo magnético nulo verificamos que a massa efetiva e diferente em cada sub-banda. / In this work we calculate the electronic structure of a double asymmetric quantum well of Al0.3Ga0.7As/GaAs with a delta doping at the center of the wells. The local density approximation was used in order to obtain the effective potential energy levels, population and the total electronic density as a function of the temperature, barrier thickness, impurity concentration and impurity spread. We have observed that the electronic structure is almost not sensitive to the temperature and the spread of the donors but it depends strongly of the donors concentration. The effect of a gate voltage (Vc) is also studied. The energy levels and the occupation of these levels are calculated as a function of Vc. The resonances of the two first levels are studied for a system with barrier thickness 25&#197 and 50&#197. A possible practical application for this system is analyzed. We observe that mobility modulation and negative transconductance can be achieved when the mobilities of the two wells are different. We have considered the effect of a uniform magnetic field applied perpendicular to the growth direction. The dispersion relation is strongly modified and the effective mass for each subband has been calculated.

Utilizando a Dinâmica Molecular Tight Binding (TBMD), parametrizada para sistemas de carbono e hidrogênio, simulamos com condições periódicas de contorno e modelos de fatia, superfícies de diamante (100) puras e hidrogenadas em modelos de reconstruções ideais usualmente presentes na literatura, analisando o seu comportamento geométrico e eletrônico. Em seguida abordamos o comportamento morfológico e eletrônico, em simulações com temperaturas que variam entre 100K e 2000K de dois modelos de superfícies mono hidrogenadas, que apresentam dois domínios em torno de uma estrutura de depressão local, característica de lmes de alta rugosidade. Em oposição à grande estabilidade térmica exibida pelo modelo monohidrogenado ideal e pelas colunas continuas de dímeros, os modelos com depressão apresentaram signicativa migração de átomos de hidrogênio para regiões subsuperficiais. Em nossas simulações os átomos de hidrogênio ficaram confinados nas regiões subsuperficiais, introduzindo uma desordem morfológica na superfície e nas regiões internas na fatia, induzindo estados eletrônicos nesta região, que levam ao fechamento do gap, passando a caracterizar uma fase quase-metálica. / By using the Tight Binding Molecular Dynamics (TBMD), parametrized to describe carbon and hydrogen atoms composed of systems, we apply periodic boundary conditions, slab models in order to simulate (100) clean and hydrogenated diamond surfaces. We study rst the standard models used in the literature, analyzing their geometrical and eletronic behavior. We then focus on the morphological and electronic properties, in simulations under nite temperature dynamics ranging from 100K up to 2000K, of two distinct models of monohydride surfaces; Each model exhibits two distincts domains in the surface pattern characterized by a local depression, characteristic of rough surfaces. In opposition to the high thermal stability observed for ideal monohydrogenated surfaces and the extended dimer rows, these models showed an expressive hydrogen migration to the subsurface regions. In our simulations the hydrogen atoms remain in the subsurface regions, but introduce morphological disorder at the surface and in the slab internal regions. These hydrogen atoms induce electronic states mostly localized in the subsurface region, which are responsible for closing the gap, and leading the system to exhibit a quasi-metallic phase.

O titanato de estrôncio é um dielétrico com elevada energia de gap entre a banda de va-lência e a banda de condução, porém quando alguns íons de oxigênio são removidos de sua estrutura cristalina, o composto se torna um semicondutor dopado do tipo n com um regime de ionização de impurezas diferente dos outros semicondutores convencionais. Além disto, o composto exibe uma supercondutividade anômala que diverge da teoria BCS no que diz respeito às interações elétron-fônon. Na medida em que o oxigênio é removido do cristal, a resistividade elétrica diminui no composto, sendo assim, este trabalho tem o objetivo de estudar a evolução do tratamento térmico que transforma o estado isolante em um semicondutor através de medidas de resistividade elétrica in situ durante o tratamento de desoxigenação de monocristais de titanatos de estrôncio crescidos pelo método Floating zone. Com o interesse de estudar as propriedades físicas do sistema Sr1-xCaxTiO3, amostras com diferentes teores de cálcio na faixa entre x = 0 e x = 0,05 foram preparadas e caracteriza-das por difratometria de raios X e medidas de calor específico. A cinética de desoxigena-ção é descrita por modelos matemáticos ajustados sobre pontos experimentais adquiridos nas medidas de resistividade elétrica in situ durante o tratamento térmico. Foi observado que a cinética de desoxigenação é de primeira ordem com energia de ativação de 1,4±0,1 eV, que concorda com os dados previamente reportados na literatura. / Strontium titanate is a dielectric material with large energy gap between valence and con-duction bands. However, when some oxygen ions are removed from the crystal structure it becomes n-type semiconductor with an impurity ionization regime which differs from conventional semiconductors. Furthermore, this compound exhibits non-conventional su-perconductivity which can not be described by electron-phonon interaction predicted by BCS theory. When oxygen gets out from the sample electrical resistivity decreases. The goal of this work is study the deoxygenation kinetics during annealing which turns an insulator into a semiconductor using in situ electrical resistivity measurements during the thermal an-nealing of titanate single crystals grown by Floating zone Method. In order to study physical properties of Sr1-xCaxTiO3 system, samples with different cal-cium contents between x = 0 and 0.05 were prepared and characterized by X-ray difratom-etry and heat capacity. Deoxygenation kinetics were analyzed by models with fits the experimental data acquired at in situ electrical resistivity measurements. It was observed that deoxygenation kinetics is of first order with energy activation of 1,4±0,1 eV The estimated value for activation energy agrees with previously reported data.

Estágio realizado na Qimonda Portugal e orientado pelo Eng.º Jorge Sousa / Tese de mestrado integrado. Engenharia Industrial e Gestão. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Professor Doutor Luís Andrade Ferreira