O estudo das estruturas de bandas de energia representa um ponto fundamental no entendimento de alguns fenômenos no âmbito da física do estado sólido, tais como luminescências e transporte, entre outros. Estas estruturas podem ser obtidas de diversas formas: através de medidas experimentais, tais como ARPES,1 ou por modelos teóricos.24 Os modelos teóricos se dividem entre métodos ab initio, como o cálculo DFT,5 e métodos efetivos, como o k.p.6, 7 A abordagem DFT é viável para sistemas que vão de poucos átomos (como por exemplo, materiais bulk ) até centenas de átomos (ou mesmo milhares, com restrições quanto às aproximações necessárias). Para sistemas confinados, por ser necessária uma grande quantidade de átomos, o custo computacional torna-se inviável. No método k.p, por outro lado, as interações são descritas por parâmetros em um Hamiltoniano na forma matricial, geralmente fazendo uso de conceitos de simetria e da Teoria de Grupos. Esses parâmetros, entretanto, são obtidos de forma externa à teoria, através de estruturas de bandas pré-calculadas por outros métodos teóricos ou medidas experimentais. A literatura, porém, não apresenta um método de obtenção dos parâmetros k.p para qualquer estrutura cristalina, inviabilizando a construção de novos Hamiltonianos k.p. Outro detalhe é que, mesmo para os Hamiltonianos existentes, a literatura não apresenta parâmetros para todos os materiais, limitando o número de sistemas que podem ser estudados aos materiais cujos parâmetros foram publicados. Neste trabalho propomos um método geral para obter os parâmetros k.p, que consiste em realizar um fitting entre funções originadas na equação secular do Hamiltoniano e combinações das energias provenientes das estruturas de bandas pré-calculadas. Aplicamos o método a estruturas de bandas calculadas via DFT para o GaAs na fase zinc blende e para o InAs na fase wurtzita, obtidas por meio de colaborações. Utilizamos o GaAs zinc blende para testar o método desenvolvido, comprovando sua eficiência e confiabilidade. Devido aos bons resultados obtidos com o mesmo, aplicamos o método ao InAs wurtzita, que não possui parâmetros k.p na literatura, obtendo-os com sucesso. / The study of energy band structures is a key point in the understanding of some phenomena in solid state physics, such as luminescence and transport, among others. Among the different ways of obtaining the band structure can be determined experimentally by ARPES,1 or by theoretical models.24 The theoretical models are divided into ab initio methods such as DFT calculations,5 and effective methods such as k.p.6, 7 The DFT approach is feasible for systems ranging from few atoms (such as bulk materials) to hundreds of atoms (or thousands, if the necessary approximations are performed). To treat confined systems, as a consequence the large number of atoms required, the computational cost becomes prohibitive. In k.p method, on the other hand, the interactions are described by parameters in a Hamiltonian in its matrix form, usually making use of concepts of symmetry and Group Theory. These parameters are obtained externally to theory using pre-calculated band structures by other theoretical methods or experimental measurements. The literature, however, does not present a method of determination of k.p parameters for a general crystal structure, preventing the construction of new k.p Hamiltonians. Furthermore, even for existing Hamiltonian, the literature has no parameters for all materials, limiting the number of systems that can be studied to the number of materials whose parameters have been published. In this work, we propose a general method to obtain the k.p parameters, which consists in performing a fitting of the functions originating from the secular equation of the Hamiltonian and the combined energies from the pre-calculated band structures. We applied the method to band structures calculated via the DFT for the zinc blende phase GaAs and for wurtzite phase InAs, obtained through collaborations. We use the zinc blende GaAs to test the developed method, proving its efficiency and reliability. Due to the good results, we applied the same stencil to successfully obtain InAs wurtzite k.p parameters, not listed in the literature.

Diodos poliméricos emissores de luz (PLEDs) foram produzidos utilizando poli(vinil-carbazol) (PVK), poli(2,7-(9,9-dioctilfluoreno)) (PFO) e poli((1,4-fenileno-2-flúor)-alt-2,7-(9,9-dioctilfluoreno)) (PFPF) dopados com diferentes concentrações de dopante fosforescente tris(2-fenilpiridinato) de irídio(III) [Ir(ppy)3] como camada ativa. Os resultados mostraram que o dispositivo a base de PFO dopado com 4% em massa de Ir(ppy)3 apresentou as maiores eficiências de corrente e de potência luminosa e o espectro eletromagnético do PLED a base de PVK puro apresentou emissão em 540 nm, sugerindo um desbalanceamento de cargas e emissão do óxido de zinco dopado com alumínio (AZO), camada injetora. Assim, estudos da influência da massa molar média do PVK e de sistemas híbridos PVK:AZO nas propriedades elétricas e ópticas dos PLEDs foram elaborados. Resultados mostraram que o AZO possui propriedades foto/eletroluminescentes e é responsável pela emissão larga na região do visível. Os dispositivos híbridos apresentaram emissão próxima ao branco puro, atingindo-se uma pureza de 0,19. / Polymer light emiting diodes (PLEDs) were manufactured using poly(9-vinylcarbazole) (PVK), poly(9,9-dioctylfluorene) (PFO) and poly(9,9-dioctylfluorene-alt-1,4-fluorphenylene) (PFPF) doped with different concentrations of tris-(2-phenylpyridinate) iridium(III) [Ir(ppy)3],a phosphorescent dye, as the active layer. Results showed that PFO based devices doped with 4 wt. % of Ir(ppy)3 presented the highest current and power efficiencies, and the PVK based devices\' electroluminescence spectrum showed an emission centered at 540 nm, suggesting that a charge unbalance and light emission from the injection layer of aluminum doped zinc oxide (AZO) occurred. Therefore, studies based on the PVK:AZO system and different PVK\'s average molar masses were elaborated to observe the PLEDs\' electrical and optical properties. Results showed that AZO is a photo/electroluminescent material and it is responsible for the broad emission in the visible range. The hybrid device showed near pure white light emission and its purity reached 0.19.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:58:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 427903.pdf: 145951 bytes, checksum: 25c3a345abd5cb93a9f65fefaf947924 (MD5) Previous issue date: 2010-12-07 / A s?ntese e a aplica??o de novos materiais org?nicos, nanoestruturados, para o desenvolvimento de tecnologia em dispositivos org?nicos tem despertado grande interesse na comunidade cient?fica. Atualmente encontram-se no mercado os primeiros produtos eletr?nicos polim?ricos (materiais org?nicos semicondutores), entre esses h? os dispositivos eletrocr?micos, os quais s?o chamados de janelas inteligentes. Os principais aspectos funcionais de dispositivos eletrocr?micos para aplica??o na ind?stria arquitet?nica e automotiva s?o o controle da passagem de luz e de temperatura para o conforto t?rmico e visual. Podem ser flex?veis e muito finos, al?m de n?o conter metais pesados. Os dispositivos org?nicos s?o formados por camadas de materiais org?nicos depositados em diversas arquiteturas. Neste trabalho, a partir dos materiais org?nicos eletrodepositados, no caso Polianilina, PANI, que apresenta estabilidade nos par?metros ?pticos e el?tricos, desenvolveram-se prot?tipos de dispositivos org?nicos eletrocr?micos. As t?cnicas utilizadas na caracteriza??o desses materiais foram: espectroscopia de absor??o ultravioleta-vis?vel (UV-Vis), microscopia ?ptica, microscopia eletr?nica de varredura (MEV), medida de espessura e medidas el?tricas. O objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de dispositivos org?nicos eletrocr?micos de transmiss?o (DETs) que apresentem o Poli(3,4-etilenodioxitiofeno), PEDOT, como eletrodo de trabalho e o Pent?xido de Van?dio, V2O5, como contra-eletrodo. A arquitetura proposta neste trabalho utiliza o eletr?lito de LiClO4/PC/PMMA para separar o contra-eletrodo de PANI/V2O5 do eletrodo de PEDOT. A an?lise dos resultados obtidos com a caracteriza??o ?ptica e el?trica revelaram que o DET apresentou mudan?a na absor??o ?ptica, quando submetidos a diferen?a de potencial, e um decr?scimo de tr?s ordens de grandeza na resistividade el?trica. Estes resultados demonstraram a viabilidade para a confec??o de dispositivos eletrocr?micos que apresentam o PEDOT como eletrodo de superf?cie e o PANI/V2O5 como contra-eletrodo de superf?cie

Neste trabalho, é apresentada uma metodologia de fabricação de transistores de filmes finos orgânicos. Foram fabricadas células solares de heterojunção de poli(3- hexiltiofeno) (P3HT) e [6,6]-fenil-C61-butirato de metila (PCBM) por apresentarem máxima conversão de potência (PCE) de cerca 5 %. Partindo de rendimentos de 10-6 até atingir 1,7 %, são mostradas as dificuldades no processamento de filmes orgânicos e na caracterização destes dispositivos. Destacam-se dentre outros, a importância da geometria dos eletrodos, da preparação da solução de blendas orgânicas e dos cuidados na utilização de substratos flexíveis (e.g. polietileno tereftalato PET). A estrutura empregada é composta por vidro, óxido de índio dopado com estanho (ITO), poli(3,4- etilenodioxitiofeno) complexado com poli(ácido estireno-sulfônico) (PEDOT:PSS), P3HT:PCBM, fluoreto de lítio (LiF) e alumínio. PET coberto por In2O3/Au/Ag em substituição ao vidro-ITO é utilizado devido à busca da indústria eletrônica por materiais alternativos de baixo custo. Estrutura semelhante é empregada para caracterização da mobilidade dos portadores de carga em filmes orgânicos. Técnicas tais como Time of Flight (ToF), Charge Extraction in Linearly Increasing Voltage (CELIV), além da interpretação de curvas estacionárias de densidade de corrente por tensão (JxV) foram empregadas para estudo de derivados de poli(para-fenileno vinileno) (PPV). Foram obtidas mobilidades de 10-810-6 cm2/Vs para modelos de corrente limitada por carga espacial (SCLC) com armadilhas rasas e profundas. Mobilidades de efeito de campo caracterizadas em TFTs bottom gate bottom contact com porta comum são pelo menos duas ordens de grandeza superiores às obtidas através das técnicas anteriormente citadas. Foram utilizados diversos substratos (e.g. silício monocristalino e vidro-ITO), dielétricos (e.g. oxinitreto de silício (SiOxNy) por PECVD e SiO2 térmico), tratamentos de superfície (e.g. vapor de hexametildissilazana HMDS), semicondutores (derivados de PPV, P3HT, pentaceno) e eletrodos (e.g. camada de aderência de titânio). Definiu-se assim uma metodologia de seleção de novos semicondutores orgânicos para a indústria eletrônica. / In this work, it is presented a methodology for organic thin-film transistor (OTFT) fabrication. Poly(3-hexylthyophene) (P3HT):[6,6]-phenyl-C61-butyric acidmethyl ester (PCBM) bulk heterojunction solar cells were studied for their maximum power conversion efficiency (PCE) around 5 %. Efficiencies evolution in time from 10-6 to 1.7 % show the difficulties involved in organic thin-film processing and device characterization. It is of remarkable importance the electrodes geometry, the organic blend solution preparation and the extra-care while processing on flexible substrates (e.g. polyethylene terephthalate PET). Devices are composed of indium tin oxide covered glass, poly(3,4-ethylenedioxythiophene) doped with poly(styrene sulfonic acid) (PEDOT:PSS), P3HT:PCBM active layer, lithium fluoride (LiF) and aluminum. PET covered with In2O3/Au/Ag substituting glass-ITO was employed due to the electronic industry research for low cost alternative materials. Similar structure is used for charge carrier mobility characterization. Techniques such as Time of Flight (ToF), Charge Extraction in Linearly Increasing Voltage (CELIV), and charge transport modeling of current density vs. voltage (JxV) stationary curves were applied on semiconductors like poly(para-phenylene vinylene) (PPV) derivatives. Mobilities around 10-810-6 cm2/Vs for space charge limited current (SCLC) with shallow and deep traps were obtained. Field effect mobilities characterized in bottom gate bottom contact TFTs with common gate are at least two orders higher than previous values. During this work, it was tested different substrates (e.g. monocrystalline silicon and glass-ITO), insulators (e.g. PECVD silicon oxynitride and thermal SiO2), surface treatments (e.g. hexamethyldisilazane vapor), semiconductors (PPV derivatives, P3HT, pentacene) and electrodes (e.g. titanium adhesion layer). It was defined that way a methodology of new semiconducting material selection for the electronic industry.

O objetivo deste trabalho foi contribuir para o desenvolvimento de um dispositivo elétrico baseado em moléculas organometálicas sobre substratos de silício poroso visando a sua aplicação no desenvolvimento de sensores de gás. Foi proposto um procedimento de deposição de monocamadas de moléculas de Ftalocianina sobre a superfície da estrutura de silício poroso aproveitando sua elevada superfície específica. As moléculas de Ftalocianina adsorvidas sobre o filme de silício poroso oxidado termicamente não apresentaram processos de reação química preservando suas características elétricas e ópticas. Foi fabricado um dispositivo com eletrodo de Ouro baseado no filme de moléculas de Ftalocianina depositado sobre silício poroso oxidado. A partir das curvas características I x V foi identificado o mecanismo de transporte de portadores através do filme de Ftalocianina e o tipo de junção na região de eletrodo-Ftalocinina. O mecanismo é baseado na corrente limitada por cargas armadilhadas nos níveis altamente localizados no interior da banda proibida entre os níveis HOMO e LUMO das moléculas de Ftalocianina. A resposta I x V do dispositivo mostrou-se sensível à exposição a gases orgânicos mostrando maior sensibilidade para o gás (Metanol) com maior constante dielétrica, sugerindo uma importante contribuição do efeito de blindagem sobre os níveis de armadilha, e como conseqüência a diminuição da profundidade destes níveis. / The aim of this work was to contribute for the development of an electrical device based on organometallic molecules onto porous silicon bulks for the application in the development of gas sensor devices. It was proposed a procedure of deposition of monolayer of Phthalocyanine molecules onto the surface of the porous silicon structure taking advantage of its high specific surface. The Phthalocyanine molecules adsorbed on the porous silicon film thermally oxidized did not show any chemical reaction process preserving their electrical and optical characteristics. A device was fabricated with Gold electrodes based on the Phthalocyanine molecules film deposited onto oxidized porous silicon. From the (I x V) characteristic curves, the carrier transport mechanism through the Phthalocyanine film and the junction type in the Phthalocyanine-electrode region were identified. The mechanism is based on the current limited by the trapped charges in the highly localized levels inside the band gap between the HOMO and LUMO levels of the Phthalocyanine molecules. The I x V response of the device showed to be sensitive to organic gases exposition showing higher sensibility to (Methanol) gas with higher dielectric constant, suggesting an important contribution of the shield effect on the trap levels and as a result decreasing the depth of these levels.

O interesse em desenvolver-se materiais semicondutores magnéticos para aplicações em dispositivos spintrônicos tem atraído a atenção de pesquisadores nos últimos anos. Ligas materiais de óxidos semicondutores, tais como o ZnO, TiO2 e o SnO2, e metais de transição, como o Co, Mn e Fe formam sistemas que potencialmente apresentam temperatura de Curie acima da ambiente, o que os fazem fortes candidatos para o uso na spintrônica. Esta subclasse de material é normalmente chamada de óxidos magnéticos diluídos. Entretanto, apesar do grande número de trabalhos experimentais e teóricos a respeito destes materiais, a natureza do ferromagnetismo usualmente observado é ainda uma questão controversa. Recentemente, resultados de estudos experimentais apontam que a origem ferromagnética destes materiais está relacionada com a presença de defeitos estruturais, tais como vacâncias e átomos em sítios intersticiais. Neste contexto, essa dissertação apresenta os estudos associados à preparação e à caracterização estrutural de filmes finos de ZnO dopados com Co (Zn1-xCoxO) nas concentrações de x 0; 0,01; 0,03 e 0,05, depositados pela técnica de dip-coating. A caracterização estrutural foi realizada pelas técnicas de difração de raios-X, espectroscopia de absorção de raios-X, pela técnica de fotoluminescência e pela espectroscopia de transmissão. Os resultados obtidos comprovam a incorporação do Co na estrutura do ZnO sem a formação de fases secundárias, tais como óxidos de Co ou Co metálicos. A microscopia eletrônica de varredura revela, por sua vez, que os filmes finos preparados são nanoestruturados. / The interest in developing magnetic semiconductor materials for application in the developing of spintronic devices has attracted attention of researchers in recent years. Alloys of semiconductor material oxides such as ZnO, TiO2 and SnO2, and transition metals such as Co, Mn and Fe forms systems that potentially present room temperature ferromagnetism, making them candidates for use in spintronics. This subclass of materials are usually called diluted magnetic oxides. However, in spite of the big number of the experimental and theoretical reports related to this subject, the nature of ferromagnetism usually observed is still a controversial issue. Recently, experimental results indicate that the origin of the ferromagnetic order in these materials is related to the presence of structural point defects, such as vacancies and atoms in interstitial sites. In this context, here we present the studies related to the preparation and structural characterization of Co-doped ZnO thin films (Zn1-xCoxO) in the concentrations of x 0; 0,01; 0,03 and 0,05 deposited by dip-coating technique. Structural characterization was performed by X-ray diffraction, x-ray absorption spectroscopy, by photoluminescence and transmission spectroscopy. The obtained results confirm the incorporation of Co ions in ZnO wurtzite matrix structure without the formation of secondary phases, such as Co oxides or metallic Co. The scanning electron microscopy results reveal a nanostructured morphology for the prepared thin films.

Orientador: Jose Alexandre Diniz / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e Computação / Made available in DSpace on 2018-09-11T21:11:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Miyoshi_Juliana_M.pdf: 3791020 bytes, checksum: 460cf8c5054332b38c548b87723e8179 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Filmes isolantes com alta constante dielétrica (high k) para a próxima geração (tecnologia CMOS de 32 nm), tais como óxido de titânio (TiOx), oxinitreto de titânio (TiOxNy), oxinitreto de titânio alumínio (AlxTiwOyNz), nitreto de titânio alumínio (AlxTiwNz) e óxido de titânio alumínio (AlxTiwOy) foram obtidos por evaporação por feixe de elétrons de Ti ou TiAl, com adicional nitretação ou oxinitretação ou oxidação por plasma ECR (Electron Cyclotron Resonance) em substratos de Si. Os filmes foram caracterizados por elipsometria (espessura), espectroscopia de emissão do infravermelho (FTIR) (ligações químicas) e microscopia de força atômica (AFM) (rugosidade da superfície). Os plasmas ECR foram caracterizados por espectroscopia por emissão óptica (OES). Estes filmes foram usados como isolantes de porta em capacitores MOS, que foram fabricados com eletrodos de Al e TiAl. Estes capacitores foram utilizados para a obtenção das medidas de capacitância - tensão (C-V) e corrente - tensão (I-V). Um valor relativo para a constante dielétrica de 3,9 foi adotado para extrair o valor de EOT dos filmes, a partir das medidas C-V sob região de forte acumulação, resultando em valores entre 1,1 nm e 1,5 nm, e densidades de carga efetiva em torno de 1012 cm-2. Das medidas I-V, foram extraídas valores de correntes de fuga através do dielétrico de porta entre 0,02 mA e 20 mA. Os melhores resultados (com correntes de fuga menores que 4 mA e EOT menores que 1,5 nm) foram obtidos pelas estruturas MOS com dielétrico de porta de AlxTiwOy e AlxTiwOyNz. Devido a estes resultados, nMOSFETs com eletrodo de Al e dielétrico de porta de AlxTiwOyNz foram fabricados e caracterizados por curvas características I-V. Foram obtidas características elétricas do nMOSFET, tais como transcondutância de 380 µS e slope de 360 mV/dec. Estes resultados indicam que os filmes AlxTiwOy e AlxTiwOyNz são adequados para a próxima geração de dispositivos (MOS). / Abstract: High k insulators for the next generation (sub-32 nm CMOS (complementary metaloxide-semiconductor) technology), such as titanium oxide (TiOx), titanium oxynitride (TiOxNy), titanium-aluminum oxynitride (AlxTiwOyNz), titanium-aluminum nitride (AlxTiwNz) and titanium-aluminum oxide (AlxTiwOy), have been obtained by Ti or Ti/Al e-beam evaporation, with additional electron cyclotron resonance (ECR) plasma nitridation or oxynitridation or oxidation on Si substrates. The films were characterized by ellipsometry (thickness), Fourier Transformed Infra Red (FTIR) (chemical bonds) and Atomic Force Microscopy (AFM) (surface roughness). The ECR plasmas were characterized by optical emission spectroscopy (OES). These films have been used as gate insulators in MOS capacitors, which were fabricated with Al or TiAl gate electrodes. These capacitors were used to obtain capacitance-voltage (C-V) and current-voltage (I-V) measurements. A relative dielectric constant of 3.9 was adopted to extract the Equivalent Oxide Thickness (EOT) of films from C-V curves under strong accumulation condition, resulting in values between 1.1 and 1.5 nm, and the effective charge densities of about 1012 cm-2. From I-V measurements, gate leakage currents through these gate dielectrics between 0,02 mA and 20 mA were extracted. The best results (leakage current lower than 4 mA and EOT thinner than 1.5 nm) were obtained by MOS structures with gate dielectrics of AlxTiwOy and AlxTiwOyNz. Because of these results, nMOSFETs with Al gate electrode and AlxTiwOyNz gate dielectric were fabricated and characterized by I-V characteristic curves. nMOSFET electrical characteristics, such as transconductance of 380 µS and sub-threshold slope of 360 mV/dec, were obtained. These results indicate that the obtained AlxTiwOyNz and AlxTiwOy films are suitable gate insulators for the next generation (MOS) devices. / Mestrado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Mestre em Engenharia Elétrica

Os vidros utilizados para isolação de semicondutores possuem em sua composição concentrações elevadas de óxido de chumbo. Ele é usado para abaixar a temperatura de fusão, diminuir a viscosidade do fundido, diminuir a tensão superficial, resultando numa superfície homogênea e brilhante. Possui alta resistividade elétrica. Outra importante propriedade dos vidros de chumbo é o coeficiente de dilatação térmica que se aproxima do coeficiente de dilatação da lâmina de silício, tornando-se ideal a sua aplicação em semi-condutores. A busca por tecnologias mais limpas tem levado muitos pesquisadores à alternativas para redução ou eliminação de produtos potencialmente tóxicos, entre eles, o óxido de chumbo. Neste trabalho procurou-se uma alternativa ao uso do óxido de chumbo para aplicação na isolação de semi-condutores através de vidros do sistema Zn-B-Si. Os vidros A e B, à base de zinco (Zn-B-Si), foram preparados a partir da mistura de pós de óxidos e produzidos à partir da fusão em um forno elétrico seguido de um resfriamento rápido. Estes vidros foram moídos e analisados pelas técnicas de difração de raios-X, difração à laser, microscopia eletrônica de varredura, microscopia óptica e medições elétricas. Avaliou-se os mecanismos de refusão dos vidros de chumbo e de zinco sobre as lâminas de silício e em seguida determinou-se tensão de ruptura elétrica nas lâminas de silício. Nos testes de tensão de ruptura elétrica, o vidro de chumbo apresenta valores superiores aos vidros à base de zinco. Os valores de tensão de ruptura elétrica do vidro B foram inferiores ao vidro A devido a uma maior quantidade de microbolhas presentes na interface vidro-silício.

Este trabalho tem por objetivo o estudo de sistemas a laser para aplicações em espoletas para bombas de fins gerais, em bombas de efeito de sopro e também a construção e integração de um protótipo de laboratório de um sistema a laser que possa operar como uma espoleta de proximidade. Dentro do escopo de pesquisa, serão apresentadas características de bombas de fins gerais e as vantagens na utilização de uma espoleta de proximidade a laser sobre os efeitos terminais desse tipo de bomba. Será também apresentada uma concepção de um modelo de engenharia para essa espoleta, visando sua aplicação em artefatos utilizados pela Força Aérea Brasileira, incluindo o projeto óptico de uma espoleta a diodo laser para bombas de fins gerais e outro para bombas de efeito de sopro, tratando em detalhes os métodos de formatação do feixe de luz produzido por lasers semicondutores. Serão apresentados os resultados de simulações do sistema de emissão utilizando programas específicos para simulações ópticas. Finalmente, será apresentado o projeto óptico real para validação dos resultados simulados e serão discutidos os aspectos de desempenho do sistema gerado.

Apresentamos neste trabalho o estudo teórico de dois tipos de materiais importantes para o desenvolvimento de novas tecnologias em eletrônica, fotônica e spintrônica. A metodologia utilizada foi uma combinação de cálculos de estrutura eletrônica dentro da Teoria do Funcional da Densidade e de análises estatísticas através do método da Aproximação Quase-Química Generalizada. Na primeira parte do trabalho, fizemos um estudo completo das ligas semicondutoras de nitretos do grupo III: InGaN, AlGaN e AlInN na estrutura wurtzita, com destaque para a liga InGaN. Calculamos as propriedades estruturais dessas ligas e mostramos que os parâmetros de rede seguem a lei de Vegard se considerarmos a estatística, demonstrando a importância da utilização de um método estatístico que leve em conta o maior número possível de configurações da liga. Com relação às propriedades termodinâmicas, construímos os diagramas de fase das ligas InGaN e AlInN, estimando suas temperaturas críticas e regiões de separação de fase, comparando com resultados anteriores calculados para a estrutura zinc-blende. Finalmente, com relação às propriedades eletrônicas, calculamos o gap de energia em função da composição das ligas, além do parâmetro bowing. Para a liga InGaN, encontramos o valor 1,44 eV para o bowing, o que concorda com a maior parte dos dados experimentais e corrobora trabalhos recentes que defendem um valor pequeno para o bowing dessa liga. Outro sistema estudado foi a heteroestrutura (GaN)n/(InGaN)1, formada por uma única camada de InGaN crescida entre n camadas de GaN. Esse sistema, que já foi crescido experimentalmente, possui algumas vantagens em relação à liga bulk, como o fato de não sofrer decomposição spinodal. Um dos nossos resultados foi o cálculo da variação do gap em função da concentração de In na monocamada através do novo método LDA-1/2. A segunda parte do trabalho trata das ligas de semicondutores magnéticos (Ga,MT)As, (Ga,MT)N e (Al,MT)N, onde MT é um metal de transição (Mn ou Cr). Nós analisamos as propriedades estruturais, eletrônicas, magnéticas e termodinâmicas dessas ligas na estrutura zinc-blende em todo o intervalo de composição. Nosso principal resultado foi a verificação de que, em geral, ao contrário das ligas semicondutoras comuns, o parâmetro de rede dessas ligas não segue a lei de Vegard, apresentando mudanças abruptas de acordo com a composição da liga. Além de relacionarmos essa variação com o caráter meio-metálico da liga, nós encontramos uma expressão mais geral que a lei de Vegard e que ajusta muito bem os resultados calculados. Através dessa expressão pudemos quantificar a influência da magnetização sobre o parâmetro de rede das ligas de semicondutores magnéticos. Outro estudo que fizemos foi avaliar a influência da tensão biaxial sobre a estabilidade das ligas GaMnAs e GaCrAs. Nós concluímos que é possível aumentar a estabilidade dessas ligas através do crescimento das mesmas sobre substratos com constantes de rede menores que as do GaAs, substrato mais comum. Por fim, fizemos um estudo dos compostos binários MnN e CrN nas estruturas zinc-blende, wurtzita e NiAs. Nós avaliamos o efeito da tensão biaxial sobre o estado magnético desses compostos. Descobrimos que a tensão biaxial pode provocar uma mudança de estrutura cristalina, levando os materiais da estrutura wurtzita para a estrutura mais simétrica h-MgO.