Orientador: Prof. Dr. Marlus Koehler / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Física. Defesa: Curitiba, 01/03/2016 / Inclui referências : f. 76-81 / Resumo: Neste trabalho, simulamos a mobilidade efetiva dos portadores de carga em dispositivos com estrutura em bicamada formada pela heterojunção entre um polímero conjugado e fulereno. Tais simulações foram realizadas usando dois modelos desenvolvidos a partir da Teoria de Corrente Limitada por Carga Espacial (SCLC) e do modelo original desenvolvido por Parmenter e Ruppel para a injeção de dois portadores de carga em isolantes. O primeiro modelo considera uma estrutura bicamada entre dois materiais semicondutores orgânicos com uma interface ideal e abrupta entre eles. O segundo modelo é desenvolvido como consequência de resultados experimentais que mostram haver uma rugosidade na interface entre as duas camadas orgânicas, onde os dois materiais se misturam formando uma camada semelhante ao caso de uma estrutura em heterojunção de volume. Ele considera então a existência de uma camada intermediária de transporte bipolar entre duas camadas com transporte unipolar de elétrons no fulereno e buracos no polímero, respectivamente. O parâmetro limitante no transporte dos portadores de cargas nos filmes orgânicos é a mobilidade de recombinação, que determina o comportamento dos dispositivos. Dois limites foram estudados com a dependência da mobilidade de recombinação: caso para o Regime de Carga Espacial quando a mobilidade de recombinação é muito alta, e o caso para o Regime de Injeção de Plasma quando a mobilidade de recombinação é muito baixa comparada com a mobilidade dos portadores majoritários em cada camada. Por fim, fizemos os ajustes teóricos usando os dois modelos, em curvas de densidade de corrente em função da tensão (J x V) para dispositivos bicamada construídos usando o polímero poly[2,7- (9,9-bis(2-ethylhexyl)-dibenzosilole)-alt-4,7-bis(thiophen-2-yl)benzo -2,1,3- thiadiazole] (PSiF-DBT) como camada doadora de elétrons e o fulereno C60 como camada aceitadora de elétrons. / Abstract: We propose two models to simulate the charge carrier's effective mobility in organic bilayer heterojunction devices formed by a conjugated polymer and fullerene. Those models are based on the classical theory of the Space Charge Limited Current (SCLC) and on the original model develop by Parmenter and Ruppel to describe the ambipolar charge injection in insulator. The first model considers a bilayer structure formed by an ideal abrupt interface between the two organic semiconductors. Yet experimental results indicate that the roughness of the polimeric film just after the deposition of the fullerene creates a mixed intermediate layer between two materials that resembles a bulk heterojunction. The second model considers then the presence of an intermediate layer with ambipolar transport sandwiched between two layers with unipolar transport of electron in the fullerene and holes in the polymer, respectively. The key parameter to limit the charge transport in the two models is the recombination mobility. We considered then two regimes: (i) the space charge limited regime that happens when the recombination mobility is low compared with the mobility of the majority carriers in each layer and (ii) the plasma regime that happens when the recombination mobility is high compared to the mobility of the majority carriers. Finally we applied the model to fit experimental current density versus applied voltage ( J X V ) curves measured in devices using the polymer poly[2,7-(9,9-bis(2-ethylhexyl)-dibenzosilole)-alt-4,7-bis(thiophen-2-yl)benzo -2,1,3- thiadiazole] PSiF as donor layer and the fullerene C60 as acceptor layer.

Submitted by Livia Mello (liviacmello@yahoo.com.br) on 2016-10-04T13:54:42Z No. of bitstreams: 1 DissARHC.pdf: 1491720 bytes, checksum: 5be10931f2f7a3b5e0c8b77f8b50f990 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-10T14:32:17Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissARHC.pdf: 1491720 bytes, checksum: 5be10931f2f7a3b5e0c8b77f8b50f990 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-10T14:32:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissARHC.pdf: 1491720 bytes, checksum: 5be10931f2f7a3b5e0c8b77f8b50f990 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-10T14:32:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissARHC.pdf: 1491720 bytes, checksum: 5be10931f2f7a3b5e0c8b77f8b50f990 (MD5) Previous issue date: 2015-08-04 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / In order to investigate optical and spin properties of GaBiAs / GaAs quantum wells, we performed both photoluminescence and magneto-photoluminescence spectroscopy measurements in three samples: 10 nm quantum wells with Bi concentrations of 1%, 2% and 3%. The photoluminescence study was conducted as a function of Bi concentration, temperature and excitation power. The results indicate that the effects associated with carrier localization by defects are expressive, especially for the 3% sample. The defects are incorporated into the solid due to growth conditions at low temperatures (315 °C), necessary to enable Bi incorporation into the GaAs matrix.They are also due to the different properties between the atoms, such as electronegativity and size. The magneto-luminescence results exibited high spin- splitting (8.4 meV to 15 T) and high excitonic g factor (9.6) for the 3% sample. It also showed a small diamagnetic shift (approximately 3 meV) for the three samples and moreover, it decreases with increasing Bi content. This suggests higher carrier localization by defects, confirming previous results. Overall, the results show that such materials are interesting and good candidates for spintronic applications. / Este trabalho tem como objetivo estudar as propriedades ópticas e de spin de poços quânticos de GaBiAs/GaAs. Para isso, foram realizadas medidas de espectroscopia de fotoluminescência e magneto-fotoluminescência em altos campos magnéticos (B ≤ 15T). Em particular, foram estudadas três amostras de poços quânticos de 10 nm de largura e com concentrações de 1%, 2% e 3% de Bi. O estudo de fotoluminescência foi realizado em função da concentração de Bi, da temperatura e da potência de excitação. Foi evidenciado que efeitos associados à localização de portadores por defeitos são muito significativos, em especial para a amostra de 3%. Os defeitos são incorporados à rede devido às condições de crescimento em baixas temperaturas (315 oC), necessárias para que haja incorporação de Bi na matriz de GaAs, e às diferentes propriedades entre os átomos. Nas medidas de magneto- luminescência, foi encontrado um alto spin-splitting (8.4 meV para 15 T) e alto fator g excitonico (9.6) para a amostra de 3%. Verificou-se também que deslocamento diamagnético é pequeno (da ordem de 3 meV) para as três amostras e, além disso, diminui com o aumento da concentração de Bi. Isso implica em uma maior localização de portadores por defeitos, corroborando os resultados anteriormente encontrados. De forma geral, os resultados obtidos mostraram que tais materiais são interessantes para possíveis aplicações, em particular na área de spintrônica.

Submitted by Gabriel Martins de Alvarenga null (gabrielmartinsalvarenga@gmail.com) on 2018-03-12T15:21:58Z No. of bitstreams: 1 Dissertação de Mestrado- Gabriel Martins de Alvarenga.pdf: 2972594 bytes, checksum: b7554af16eaebd9d488105977e77643d (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Carolina Gonçalves Bet null (abet@iq.unesp.br) on 2018-03-14T19:05:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 alvarenga_gm_me_araiq_int.pdf: 2741908 bytes, checksum: 30b3a220bd3ad81e9cc62222bf1e3d85 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-14T19:05:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 alvarenga_gm_me_araiq_int.pdf: 2741908 bytes, checksum: 30b3a220bd3ad81e9cc62222bf1e3d85 (MD5) Previous issue date: 2018-02-22 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Neste trabalho foi realizado um estudo da influência na oxidação de etanol da adição de óxido de estanho dopado com antimônio (Sb2O5/SnO2 – ATO) em diferentes proporções ao suporte de nanopartículas de Pd. O método de síntese utilizado foi o método de transferência de fases e as nanopartículas foram suportadas sobre uma mistura C-óxido. Os materiais foram caracterizados por difratometria de raios X (DRX), microscopia eletrônica de transmissão (TEM), espectroscopia de absorção de raios X (XAS) e espectroscopia fotoeletrônica de raios X (XPS). As áreas ativas de Pd foram determinadas a partir da carga de redução de uma monocamada de PdO obtida a partir de curvas de voltametria cíclica. A caracterização eletroquímica foi feita por voltametria cíclica em meio alcalino e a atividade catalítica para a oxidação eletroquímica de etanol foi avaliada por cronoamperometria em solução alcalina contendo o álcool. Medidas espectro-eletroquímicas (FTIR) foram realizadas a fim de determinar os produtos e intermediários de reação para a oxidação do etanol em diferentes potenciais. De forma geral, observou-se que o método de transferência de fases é um bom método para a síntese das nanopartículas de Pd, uma vez que as imagens de microscopia eletrônica de transmissão mostraram partículas de Pd homogeneamente distribuídas e com estreita faixa de tamanhos. Observou-se que a adição de ATO ao suporte promove mudanças no preenchimento da banda 4d do Pd, mas sem que haja variações na proporção de Pd0 e óxidos de Pd ou qualquer deslocamento na energia de ligação dos sinais de Pd 3d nos espectros de XPS. Além disso, os resultados evidenciam que a densidade de corrente de oxidação de etanol tem uma forte correlação com a ocupação eletrônica da banda 4d do Pd. A análise dos espectros de FTIR mostrou que a adição de ATO ao suporte das nanopartículas de Pd leva à formação de CO32-/CO2 em potenciais mais baixos do que para o material de referência Pd/C. O estudo também mostrou um decaimento da atividade catalítica para conteúdo de óxido no suporte acima de 40% e quando as nanopartículas foram suportadas diretamente sobre ATO. Os resultados dos estudos realizados para catalisadores Pd/C-ATO foram comparados com dados obtidos para nanopartículas de Pd suportadas em misturas C-TiO2. A adição de TiO2 mostrou efeitos similares aos do ATO nas propriedades eletrônicas do Pd e nos espectros de XPS para Pd 3d. A atividade catalítica para a oxidação de etanol dos materiais Pd/C-TiO2 mostrou tendências similares às observadas para os catalisadores contendo ATO, mas nos espectros de FTIR não foi observada formação de CO2. / In this work, a study of the influence on ethanol oxidation of the addition of different amounts of antimony tin oxide (Sb2O5/SnO2  ATO) to the support of Pd nanoparticles was performed. The synthesis procedure used was the phase transfer method and the nanoparticles were supported on a C-oxide mixture. Materials were characterized by X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), X-ray absorption spectroscopy (XAS) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The Pd active areas were determined from the reduction charge of a PdO monolayer obtained from cyclic voltammetric curves. The electrochemical characterization was performed by cyclic voltammetry in alkaline medium and the catalytic activity for the electrochemical oxidation of ethanol was evaluated by chronoamperometry in alkaline solution containing alcohol. Spectro-electrochemical measurements (FTIR) were also performed in order to determine the products and reaction intermediates for the oxidation of ethanol at different potentials. In general, it was observed that the phase transfer method is a good procedure for the synthesis of Pd nanoparticles, for which transmission electron microscopy images showed homogeneously distributed Pd particles having a narrow range of sizes. It was observed that ATO addition to the support promotes changes in the occupation of the Pd 4d band, without variations in the proportion of Pd0 and Pd oxides or shift in binding energy of XPS Pd 3d signals. Furthermore, results evidenced that the ethanol oxidation current density has a strong correlation with the electronic occupation of the Pd 4d band. The analysis of FTIR spectra showed that the addition of ATO to the support of Pd nanoparticles lead to the formation of CO32-/CO2 at lower potentials than on the Pd/C reference material. This study also showed a decrease of catalytic activity for ATO contents above 40% and for Pd particles supported directly on ATO. The results of the studies carried out for Pd/C-ATO catalysts were compared with data obtained for Pd nanoparticles supported on C-TiO2 mixtures. TiO2 addition showed similar effects to those of ATO on the electronic properties of Pd and on XPD Pd 3d spectra. The catalytic activity for ethanol oxidation of Pd/C-TiO2 materials showed trends similar to those observed for catalysts containing ATO, but no formation of CO2 was observed in the FTIR spectra. / 2016/05041-5

Filmes finos automontados (FFA) por adsorção física, compostos por polímeros orgânicos e nanopartículas de semicondutores inorgânicos são considerados um processo barato e não-poluente de deposição, que permite obter filmes com elevada organização molecular. Neste trabalho, o principal objetivo foi produzir e caracterizar FFA, através da técnica camada por camada (LbL), bem como avaliar o potencial de aplicação destes sistemas para a produção de hidrogênio (H2) através da quebra da molécula da água por irradiação solar. Foram depositados três conjuntos diferentes de filmes, onde o sistema catiônico e o número de camadas depositadas (40) foram comuns aos três tipos de FFA. O sistema catiônico foi composto pelas soluções aquosa do policátion hidrocloreto de polialilamina (PAH) e coloidal do semicondutor inorgânico seleneto de cádmio (CdSe). Os sistemas aniônicos foram compostos pelas soluções aquosas do poliânions orgânicos poli(ácido acrílico) (PAA) e poli-(3,4-etilenodioxitiofeno):poli(ácido estirenosulfônico) (PEDOT:PSS) e coloidal do semicondutor fotoativo óxido de titânio (TiO2 P25 e TiO2 STS-100). Análises dos FFA realizadas por perfilometria revelaram que as espessuras dos filmes automontados são da ordem nanométrica. Através do espectro de refletância difusa observou-se bandas de absorção na região do ultravioleta próximo à região do visível e, através da cromatografia, foi determinado a taxa média de produção H2. O sistema com o maior valor da taxa de produção de H2 – (PAH + CdSe)/(PEDOT:PSS + TiO2 STS-100) – foi otimizado em 120 camadas. Na avaliação da contribuição do tipo de nanopartícula do semicondutor para a geração de H2, os resultados de cromatografia indicaram que a combinação de (CdSe + TiO2 STS-100) promove um aumento de 75% desta geração quando comparado ao FFA composto somente pelo semicondutor TiO2 STS-100. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2016-06-27T17:24:19Z No. of bitstreams: 1 Tese Ana Claudia Rangel Faria.pdf: 3615547 bytes, checksum: dd46f2460a25e8f792251379d3c801a6 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-27T17:24:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese Ana Claudia Rangel Faria.pdf: 3615547 bytes, checksum: dd46f2460a25e8f792251379d3c801a6 (MD5) Previous issue date: 2016-06-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES. / The self-assembled films (SAF) by physical adsorption, compounds of organic polyelectrolytes and inorganic semiconductor nanoparticles are considered an inexpensive process and non-pollutant deposition that gives films with high molecular organization. The aim of this work was to fabricate and characterize SAF via the layerby- layer technique (LbL) and evaluate the potential application of these systems to produce hydrogen (H2) by water splitting technique by solar radiation. In this work were deposited three different sets of films. The cationic system and the number of deposited layers (40) are common to all three types of SAF. The system was composed by the cationic aqueous solution of polycation polyallylamine hydrochloride (PAH), and colloidal inorganic semiconductor cadmium selenide (CdSe). The anionic systems were comprised of aqueous solutions of organic polyanions poly(acrylic acid) (PAA) and poly (3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate) (PEDOT: PSS) and colloidal photoactive semiconductor titanium oxide (TiO2 P25 and TiO2 STS-100). Analysis of SAF by profilometry revealed that the thickness of the self-assembled films are of nanometer order; by diffuse reflectance spectrum observed absorption bands in the near ultraviolet region and the visible region and through the chromatography was given the average H2 production. The system with the highest value of H2 production rate - (PAH + CdSe) / (PEDOT: PSS + TiO2 STS-100) - was optimized at 120 layers. In the evaluation of the contribution of the type semiconductor nanoparticle for the generation of H2 results chromatography indicated that the combination of (CdSe + TiO2 STS-100) promotes an increase of 75% from this generation as compared to SAF only composed by the semiconductor TiO2 STS -100.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:08Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-01-19Bitstream added on 2014-06-13T19:38:07Z : No. of bitstreams: 1 guaraldo_tt_me_araiq.pdf: 2620921 bytes, checksum: 7297cc2d2b939c1b94c540469e0d0f8a (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A nanociência e nanotecnologia são campos científico-tecnológicos empenhados em compreender como o controle estrutural da matéria ao nível molecular pode ser utilizado para a preparação de novos materiais com propriedades únicas e exclusivas. Um material muito promissor para aplicações nanotecnológicas é o dióxido de titânio (TiO2). Este trabalho descreve a síntese e caracterização de semicondutores nanoestruturados de TiO2 na forma de material nanoporoso e nanoparticulado pelo método sol-gel usando o tetra-isopropóxido de titânio [Ti(OPri)4] como precursor, empregados como fotoanodos de Ti/TiO2 no processo de fotoeletrocatálise visando a degradação do corante alimentício Índigo Carmim (IC) utilizado como modelo de poluente orgânico. Tais materiais se diferenciam pela etapa de hidrólise na síntese do sol-gel que foi feita tanto em meio aquoso (nanoporoso) quanto em meio alcoólico (nanoparticulado). Para a preparação dos fotoeletrodos placas de titânio de 25 cm2 foram recobertas com filmes de TiO2 obtidos pelo método sol-gel. A sequência de deposição por dip-coating, lavagem e calcinação a 450 o C por três horas, foi realizada por quatro vezes. A caracterização dos semicondutores nanoestruturados de filmes finos de Ti/TiO2 foi feita por difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia de força atômica (AFM) e assim como caracterização voltamétrica como medidas de fotocorrente versus potencial, potencial de banda plana e determinação de constantes de adsorção. Foi possível determinar o tamanho de partícula de 20 nm o material nanoporoso e 10 nm o nanoparticulado, pela presença das fases anatásio e rutilo uniformemente dispersas, compactas, com alta cristalinidade do TiO2 e conseqüentemente maior fotoatividade. O desempenho do eletrodo nanoparticulado foi notável, principalmente pelo seu menor... / Nanoscience and nanotechnology are scientific-technological fields involved in understanding how structural control of molecular matter level can be used on the preparation of new materials with unique properties. A very promising material for nanotechnology applications is titanium dioxide (TiO2). This work describes the synthesis and characterization of nanostructured TiO2 semiconductor in nanoporous and nanoparticulated materials by the sol-gel method using titanium tetra-isopropoxide [Ti(OPri)4] as a precursor, used as Ti/TiO2 photoanodes in the photoelectrocatalytic process on the degradation of Indigo Carmine (IC) food dye used as a model of organic pollutant. Such materials differ in the hydrolysis step in the sol-gel synthesis that was made in aqueous medium (nanoporous) and in an alcoholic medium (nanoscale).For the preparation of the photoeletrodos titanium foils of 25 cm2 were coated with TiO2 films obtained by the sol-gel method. A sequence of diping, washing and firing at 450 o C for three hours, was performed four times. The characterization of nanostructured Ti/TiO2 semiconductor thin films was made by X-ray powder diffraction (DRX), scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM) as well as voltammetric characterization measurements of photocurrent versus potential, flat band potential and determination of adsorption constants. It was possible to determine the particle size of both materials as 20 nm nanoporous and 10 nm nanoparticulated, through the presence of anatase and rutile phases uniformly dispersed, compact, highly TiO2 crystallinity and photoactivity. The best performance of nanoparticulated electrode was notable especially for their smaller particle size and increase in surface area, minimizing the recombination of electron/hole pairs. In photoelectrochemical oxidation the combination of UV irradiation with the application of ... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2015-06-18T02:05:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000470517-Texto+Completo-0.pdf: 3643142 bytes, checksum: 1f5335f433b80cbcbe58f559422c4f72 (MD5) Previous issue date: 2015 / This work presents the simultaneous conduction mode (SCM), which is applied to the operation of the Zeta converter. This mode has the ability to implement an ideal power factor corrector (PFC) employing only one feedback control loop. In SCM, the current in the main switch and in the diode flows simultaneously within one of the operation stages. In SCM, the power converter presents characteristics of both conduction modes: continuous conduction mode (CCM) and discontinuous conduction mode (DCM). In SCM, the currents in the inductors of the power converter are never nullified, which is a typical behavior of the CCM. Nevertheless, the SCM does that while obtaining an ideal PFC with just one control loop. The SCM maintains its features, regardless of its control variable being the output current or the output voltage of the power converter. The solely application of a fixed duty cycle controller is enough to attain all these advantages, which is usually a feature of the DCM for PFCs of the flyback family. In order to validate the proposed technique, a complete study of the Zeta converter working in this new operation mode was performed. This study has included a qualitative and a quantitative power converter analysis. These analyses resulted in the development of a design methodology for the Zeta power converter working as a PFC in the SCM. In order to validate the present study, a prototype of the Zeta PFC for operation in the SCM was designed and built. This prototype was developed, as a case of study, to drive a power LED lamp (180°W). Thus, it was obtained the desired experimental confirmation for the research. The main advantage of the SCM, in comparison to the CCM, lies in its ability to maintain the input current of the PFC sinusoidal and in phase with the input voltage, which is imposed by the mains through the use of just a single PWM controller with fixed duty cycle. These results have, also, shown that the current peaks in the main semiconductors of the power converter are lower than their respective values in the DCM. However, this new operation mode results in the increase of the voltages on the main switch and diode in relation to the conventional power converter operation. The research of the application of the proposed method to other power converters is suggested to further works. / Este trabalho propõe a operação do conversor Zeta no modo de condução simultânea (MCS), cujo interesse reside na capacidade de implementação de um pré-regulador do fator de potência (PFP) ideal empregando apenas um laço de realimentação. Quando o conversor trabalha no MCS, a chave principal e o diodo conduzem simultaneamente em um de seus estágios de operação. Neste modo de condução, o conversor estático apresenta características de ambos os modos de condução conhecidos até agora: o modo de condução contínua (MCC) e o modo de condução descontínua (MCD). A operação no MCS resulta em um conversor estático operando como se estivesse no MCC, uma vez que a corrente nos indutores nunca se anula. Embora mantenha o conversor estático trabalhando com esta característica do MCC, o MCS permite a obtenção de um comportamento quase ideal do PFP, utilizando apenas um único controlador, seja ele de corrente ou de tensão, o qual mantém a razão cíclica do conversor constante, assim como usualmente ocorre com os PFPs da família redutor-elevador quando operam no MCD. Visando validar esta técnica, foi realizado um estudo do conversor operando desta forma que incluiu o desenvolvimento das análises qualitativa e quantitativa do conversor, as quais culminaram na elaboração de uma metodologia de projeto. Assim, realizou-se o projeto de um PFP, baseado no conversor Zeta, para energizar uma luminária LED de 180 W, operando no MCS, como estudo de caso. A luminária utilizada é o modelo High Power LED Baylight da empresa Luckysunny®. Os resultados obtidos experimentalmente validaram a estratégia proposta, uma vez que, com a operação do conversor Zeta no MCS reduz-se a ondulação (ripple) da corrente nos semicondutores em relação à operação no MCD. A principal vantagem da operação no MCS reside no fato deste manter a corrente de entrada do PFP senoidal em fase com a tensão imposta pela rede elétrica com apenas uma malha de controle da variável de saída de interesse seja ela tensão ou corrente como no estudo de caso em questão. Isto reduz o custo e a complexidade do controlador do conversor. Entretanto, esta estratégia apresenta sobretensão na chave principal e no diodo como principal desvantagem. Sugere-se a investigação da aplicação da metodologia de projeto proposta a outros conversores.

Orientador: Sandra Helena Pulcinelli / Banca: Marcelo Nalin / Banca: Marian Rosaly Davolos / Banca: Eduardo Ferreira Molina / Banca: Aldo Félix Craievich / Resumo:Nanopartículas de óxido de zinco (ZnO) foram preparadas pelo método sol-gel, a partir de adaptações de uma rota de síntese já bem estabelecida. A cinética da síntese de ZnO foi monitorada in situ por espectroscopia de absorbância no UV-visível, medidas de pH e Espalhamento de Raios X a Baixos Ângulos (SAXS). Os resultados permitiram propor um novo mecanismo de formação e crescimento para o ZnO. A segunda etapa do trabalho consistiu no estabelecimento de uma nova rota de síntese para obtenção de ZnO dopado com cobre a partir de duas fontes: acetato de cobre(ll) e nitrato de cobre(ll), sendo a relação Zn/Cu pré-determinada (0,1%; 0,25%, 0,5%; 0,75% e 1,0%). Estas sínteses foram monitoradas por espectroscopia de absorbância no UV-visível e SAXS. As suspensões coloidais foram precipitadas, os pós obtidos foram caracterizados por Difração de Raios X (DRX) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV-EDS). Os resultados revelaram que o método de síntese foi adequado para obtenção de nanopartículas de ZnO dopadas com cobre. O material manteve a estrutura cristalina do tipo wurtzita, característica do ZnO. De fato, tanto os ânions acetato quanto nitrato inibiram a formação e o crescimento de partículas, entretanto induzem a mecanismos de crescimento distintos: agregação cluster-cluster limitado por reação (RLCA) e agregação cluster-cluster limitado por difusão (DLCA), respectivamente. Por outro lado, o tamanho final das partículas dopadas foi praticamente o mesmo, independentemente da natureza ou da quantidade de dopante presente nas amostras. Testes qualitativos de comportamento das amostras frente à irradiação no visível mostraram efeitos fotocrômicos, cuja intensidade e tempo de duração são influenciados pela quantidade de dopante na amostra. / Abstract:Zinc oxide (ZnO) nanoparticles were prepared by a sol-gel method, adapted from a synthesis route already well established. The kinetics of the ZnO synthesis was monitored by in situ UV-visible absorbance spectroscopy, pH measurements and small angle X-ray scattering (SAXS). Results allowed proposing a new mechanism of ZnO formation and growth. The second step of this work was to establish a new route of synthesis to obtain copper doped ZnO from two different sources: copper (II) acetate and copper (II) nitrate, at predetermined Zn/Cu ratio (0,1%; 0,25%, 0,5%; 0,75% e 1,0%). These syntheses were also monitored by UV-visible and SAXS spectroscopy. The powders prepared from colloidal suspensions precipitation were characterized by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM-EDS). Results show that the synthesis method is suitable for obtaining copper doped ZnO nanoparticles. The wurtzite crystalline structure, characteristic from bulk ZnO, was kept in doped samples. In fact, both the acetate and the nitrate anions inhibit the particles formation and growth, but induce to distinct growth mechanisms: reaction limited cluster-cluster aggregation (RLCA) and diffusion limited cluster-cluster aggregation (DLCA), respectively. Otherwise, the final size of doped particles was kept irrespective of the doping nature and quantity. Qualitative tests of samples response to visible irradiation show photochromic effects, which intensity and time of duration are influenced by the amount of dopant in the sample. / Doutor

Orientador: Roberto E. Lagos Monaco / Banca: José Antonio Roversi / Banca: Bernardo Laks / Resumo: Neste trabalho estudamos o modelo do movimento Browniano de uma partícula carregada sob a ação de campos elétrico e magnético, externos e homogêneos, no formalismo de Langevin. Calculamos a energia cinética média através do teorema da flutuação-dissipação e obtivemos uma expressão para a temperatura efetiva das partículas Brownianas em função da temperatura do reservatório e dos campos externos. Esta temperatura efetiva mostrou-se sempre maior que a temperatura do reservatório, o que explica a expressão "portadores quentes". Estudamos essa temperatura efetiva no regime assintótico, ou seja, no estado estacionário atingido em tempos muito longos (quando comparado com o tempo de colisão) e a utilizamos para escrever as equações de transporte em semicondutores, denominadas equações de Shockley generalizadas sendo que incluem nesse caso também a ação do campo magnético. Uma aplicação direta e relevante foi a modelagem para o já conhecido efeito Gunn para portadores assumidos como Brownianos. A temperatura efetiva calculada por nós no regime transiente permitiu estudar também os efeitos do reservatório na relaxação da temperatura efetiva à temperatura terminal (de não equilíbrio e estacionária). Nossos resultados no que diz respeito ao efeito Gunn, embora seja o modelo mais simples de um portador Browniano, mostrou uma surpreendente concordância com resultados experimentais, sugerindo que modelos mais sofisticados devam incluir os elementos apresentados neste estudo / Abstract: We present a Brownian model for a charged particle in a field of forces, in particular, electric and magnetic external homogeneous fields, within the Langevin formalism. We compute the average kinetic energy via the fluctuation dissipation and obtain an expression for the Brownian particle's effective temperature. The latter is a function of the heat bath temperature and both external fields. This effective temperature is always greater than the heat bath temperature, therefore the expression "hot carriers". This effective temperature, in the asymptotic regime, the stationary state at long times (greater than the collision time), is used to write down the transport equations for semiconductors, namely the generalized Shockley equations, now incorporating the magnetic field effect. A direct and relevant application follows: a model for the well known Gunn effect, assuming a Brownian scheme. In the transient regime the computed effective temperature also allow us to probe some features of the heat bath, as the effective temperature relaxes to its terminal stationary value. As for our results in the Gunn effect model, the simplest of all in a Brownian scheme, we obtain a surprisingly good agreement with experimental data, suggesting that more involved models should include our minimal assumptions / Mestre

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:14:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EraldoCF_TESE_Capa_ate_pag109.pdf: 5006723 bytes, checksum: aeffbac2c005dd2fe91b29db1f8e73fd (MD5) Previous issue date: 2001-10-11 / Um minuncioso estudo das propriedades de confinamento em heterostructuras bidimensionais(po?os qu?nticos) GaAs/AlxGa1_xAs, com interfaces graduais ? realizado. Um modelo te?rico que represente bem a varia??o da fra??o molar do alum?nio nas interfaces, resultante do aparecimento de micro-rugosidades e ilhas durante os processos de crescimento e recozimento p?s-crescimento da amostra, ? elaborado. V?rios perfis desta fra??o molar de alum?nio nas interfaces s?o considerados. Solu??es anal?ticas da equa??o de Schrodinger, na aproxima??o da massa efetiva constatne nas interfaces, resultando em equa??es transcendentais, que possibilitam a obten??o dos n?veis de energia dos portadores, decorrentes do seu confinamento qu?ntico, s?o apresentadas. Energias de liga??o e de confinamento de excitons 2D, utilizando-se um m?todo anal?tico e numer?rico e a aproxima??o do potencial efetivo, s?o tamb?m calculadas. Resultados num?ricos para os n?veis de energia dos portadores e para as energias de liga??o e de confinamento dos excitons 2D, em po?os qu?nticos GaAs/Al0.35Ga0.65As n?o-abruptos, sem e com a presen?a de campo el?trico aplicado para v?rios perfis interfaciais da fra??o de molar, s?o mostrados. Para a obten??o desses resultados, faz-se uso do m?todo dos degraus m?ltiplos e da t?cnica da matriz de transfer?ncia, e adota-se, como operador de energia cin?tica, o de Ben-Daniel e Duque para uma massa efetiva dependente da posi??o. Conclui-se que um modelo que leva em conta a exist?ncia de interfaces n?o-abruptas e seus diversos perfis ? indispens?vel para uma melhor descri??o das propriedades opto-eletr?nicas de po?os qu?nticos GaAs/AlxGa1-xAs, enquanto que a aproxima??o das interfaces abruptas apresenta-se bastante limitada

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:18Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-02-14Bitstream added on 2014-06-13T19:18:57Z : No. of bitstreams: 1 santos_kt_me_bauru.pdf: 2573333 bytes, checksum: 9b74b644f19dcb4ae279533899cad065 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Estruturas dot-in-a-well (DWELL) têm sido extensivamente estudadas nos últimos anos devido a sua relevância para a fabricação de dispositivos ópticos e eletrônicos, em especial os fotodetectores e lasers de alto desempenho. inserir pontos quânticos (QDs) em poços quânticos (QWs) aumenta a densidade dos pontos quânticos que, somado ao confinamento adicional fornecido pelo poço quântico, resulta em eficiência óptica elevada. Muitos trabalhos se dedicam ao estudo da dinâmica dos portadores, a fim de compreender melhor o funcionamento dos dispositivos, principalmente em altas temperaturas. Em nosso estudo, as amostras DWELL, em que os pontos de InAs são confinados em poços de InGaAs, foram crescidas sobre um substrato de GaAs por epitaxia de feixe molecular (MBE) e analisadas a partir de medidas de fotoluminiscência (PL). Os pontos quânticos foram obtidos pelo método de Stranski-Krastanov. Para realizar as medidas de PL foi utilizado um monocromador Jobin Yvon T64000. As amostras foram inseridas em um criostato de Janis, com circuito fechado de He, e excitadas por um laser de Ar. O sinal da PL, depois de espalhado, foi detectado por um detector de Ge e registrado usando um amplificador lock-in. Nos espectros de emissão foram identificados três picos em medidas com alta potência de excitação e baixa temperatura. Os resultados das medidas de PL em função da potência de excitação indicaram que se tratava de transições entre níveis confinados nos QDs. Não foi identificado comportamento bi-modal no crescimento dos pontos quânticos nas amostras analisadas. Os resultados das medidas de PL, para diferentes regimes de excitação, mostraram que em todas as transições ópticas investigadas há éxcitons envolvidos e as recombinações não radiativas são insignificantes. Os gráficos de intensidade da PL integrada em função da... / The dot-in-well (DWELL) structure has been exensively studied in recent years because of its relevance to the fabrication of optical and electronic devides, in particular, high-performance photodetectors. The insertion of quantum dots (QD) in the well increases the density of dots which, added to the additional confinement provided by the quantum well, results in a higher optical efficiency. Many works has been devoted to the study of the dynamics carriers in order to properly understand the functioning of devices mostly at high temperatures. In our study, a DWELL sample, in which InAs QDs are confined in InGaAs wells, was grown on a GaAs substrate by molecular beam epitaxy (MBE) and was analyzed by photoluminescence (PL) measurements. The quantum dots were grown by typical Stranski-Krastanov method. The PL spectra were obtained in a T64000 Jobin Yvon Monochromator. The sample was inserted in a Janis He-closed-circuit crystat and excited using an Ar-ion laser. The PL signal, after dispersed, was detected by a Ge-detector and recorded using a loock-in amplifier. In the emission spectra is possible to identify 3 peaks in high power and low temperature. The results of PL measurements depending on the power excitation showed that the peaks are related to transitions between the confined levels in the QDs. Not been identified bi-modal behavior in the growth of quantum dots in the samples analyzed. The results of the PL measurments for different excitation regimes showed that in all the investigated optical transitions there excitons involved and non radiative recombinations are insignificant. The graphics of integrated PL intensity as a function or inverse temperature allowed finding different ranges of temperature and the activation energies associated with the processes of thermal escape of... (Complete abstract click electronic access below)