Orientador: Leandro Russovski Tessler / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-09-01T20:54:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bosco_GiacomoBizinotoFerreira_D.pdf: 9507140 bytes, checksum: 4980b29f48f98f8ff97e8a0a37b7577e (MD5) Previous issue date: 2017 / Resumo: Este trabalho fornece caracterização ótica e estrutural de filmes finos compostos por nitreto de silício amorfo hidrogenado dopado com térbio (a-SiNx:H) ¿ crescidos por deposição química a vapor assistida por plasma gerado através de ressonância ciclotrônica de elétrons (ECR PECVD) e por pulverização catódica reativa em radiofrequência (reactive RF-Sputtering) ¿ com o propósito de avançar a investigação em fabricação de novos materiais e dos mecanismos da emissão de luz de íons de Tb quando diluídos em materiais baseados em silício. A fotoluminescência (PL) atribuída aos filmes de a-SiNx:H foi investigada em termos das condições de deposição e correlacionadas com suas propriedades estruturais e de recozimento pós-deposição. Entre as propriedades caracterizadas estão: estequiometria, taxa de deposição, índice de refração, coeficiente de extinção, bandgap ótico E04, concentração de térbio e vizinhança química presente ao redor de íons Tb3+. Concentrações de Tb da ordem de 1.8 at.% ou 1.4×?10?^21 at/cm^3 foram obtidas em amostras crescidas por Sputtering enquanto que concentrações de 14.0 at.%, ou da ordem ?10?^22 at/cm^3, puderam ser obtidas em amostras crescidas por ECR PECVD. Em Sputtering, a incorporação de Tb varia linearmente com a área recoberta por pastilhas de Tb4O7 em pó, enquanto que em PECVD, a incorporação de Tb é inversamente proporcional e pode ser ajustada sensivelmente pelo fluxo de gás SiH4. Forte emissão de luz, atribuída às transições eletrônicas em Tb3+ (PL do Tb), foi obtida em filmes não-recozidos que possuíam bandgap estequiométrico (E04 = 4.7 ± 0.4 eV and x = 1.5 ± 0.2). Espectros de PL do Tb não mostraram mudanças significativas no formato e na posição dos picos de emissão devido a alterações na temperatura de recozimento, nas condições de deposição ou entre amostras crescidas por diferentes técnicas de deposição. Entretanto, esses parâmetros influenciaram fortemente a intensidade da PL do Tb. Estudos da estrutura fina de absorção de raios-X (XAFS) em filmes crescidos por sputtering mostraram a estabilidade da vizinhança química ao redor dos íons Tb3+ mesmo em altas temperaturas (1100ºC). Investigações por sonda atômica tomográfica (APT) não encontraram formação de nanoclusters envolvendo ou não Tb, mesmo após recozimentos em altas temperaturas. Isso sugere que a excitação de Tb3+ deve ocorrer através da própria matriz hospedeira amorfa e não por mudanças no campo cristalino e, portanto, na força de oscilador das transições eletrônicas do Tb3+. Caracterização da densidade de ligações Si-H por espectroscopia infravermelha a transformada de Fourier (FTIR) em filmes recozidos em diferentes temperaturas foi relacionada com a intensidade da PL do Tb. Ela mostra que um decréscimo na densidade das ligações Si-H, que está relacionada a um aumento na concentração de ligações pendentes de Si (Si-dbs), resulta em filmes com maior intensidade na PL do Tb. Portanto, isso sugere que a excitação de Tb3+ parece acontecer através de transições envolvendo Si-dbs e estados estendidos, o que é consistente com o modelo de excitação Auger por defeitos (DRAE) / Abstract: This work offers optical and structural characterization of terbium (Tb) doped hydrogenated amorphous silicon nitrides thin films (a-SiNx:H) grown by electron cyclotron resonance plasma-enhanced chemical vapor deposition (ECR PECVD) and reactive RF-Sputtering with the purpose of advancing the investigation in fabrication of novel materials and the mechanisms of light emission of Tb ions when embedded in Si-based materials. Photoluminescence (PL) of a-SiNx:H films were investigated and correlated with the deposition conditions, structural properties, and post-deposition thermal treatments (isochronal annealing under flow of N2). Among the characterized properties are: film stoichiometry, deposition rate, refractive index, extinction coefficient, optical bandgap, terbium concentration, and the chemical neighborhood around Tb ions. Tb concentrations of about 1.8 at.% or 1.4×?10?^21 at/cm^3 have been achieved in Sputtering system while concentrations of 14.0 at.%, or about ?10?^22 at/cm^3, could be achieved in ECR PECVD samples. In Sputtering, Tb incorporation varies linearly with the covered area of the Si target by Tb4O7 powder pellets, while in PECVD, Tb incorporation is inversely proportional to and can be sensitively adjusted through SiH4 gas flow. Bright PL attributed to Tb3+ electronic transitions (Tb PL) were obtained in as-deposited films with stoichiometric bandgaps (E04 = 4.7 ± 0.4 eV and x = 1.5 ± 0.2). The Tb PL spectra did not show any significant change in shape and in PL peak positions due to alterations in annealing temperature, deposition conditions or due to the used deposition method. However, these parameters strongly affected Tb PL intensity. Studies of X-ray absorption fine structure (XAFS) in Sputtering grown films show the stability of the chemical neighborhood around Tb3+ under annealing conditions even after thermal treatments at temperatures as high as 1100ºC. Atom probe tomography (APT) investigation also found no formation of nanoclusters of any type (involving Tb ions or not) after high temperature annealing treatments suggesting that Tb3+ excitation should come from the amorphous host matrix itself and not by changes in crystal field and thus in oscillator strength of Tb3+ electronic transitions. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) characterization of Si-H bond density in films treated atin different annealing temperatures were crossed correlated with Tb PL intensity. It shows that a decrease in Si-H bond density, related to increase in Si dangling bonds (Si-dbs) concentration, results in greater Tb PL intensity. Thus, it suggests that excitation of Tb3+ happens through transitions involving silicon dangling bonds and extended states, consistent with the defect related Auger excitation model (DRAE) / Doutorado / Física / Doutor em Ciências / 142174/2012-2 / 010308/2014-08 / CNPQ / CAPES

Submitted by Patrícia Valim Labres de Freitas (patricial) on 2016-04-06T18:23:55Z No. of bitstreams: 1 Marnio Lucio Soares Cerqueira_.pdf: 1956140 bytes, checksum: 75d42cb753aad70fe2ffc03394b7d9af (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-06T18:23:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marnio Lucio Soares Cerqueira_.pdf: 1956140 bytes, checksum: 75d42cb753aad70fe2ffc03394b7d9af (MD5) Previous issue date: 2015-11-25 / UNISINOS - Universidade do Vale do Rio dos Sinos / HT Micron / Em 2013, o Brasil foi o segundo maior consumidor de equipamentos eletrônicos do planeta. Neste período, os gastos do Brasil com eletrônicos superaram potências econômicas como o Japão, a Alemanha, a Rússia e os Estados Unidos. É importante observar que os três itens mais importados do setor, em 2013, foram: componentes para telecomunicações, semicondutores e componentes para informática. No que se refere aos semicondutores, o Brasil importou 4,5 bilhões de dólares no ano de 2012 e, em 2013, esta importação foi de quase 5 bilhões de dólares, gerando um aumento de 10% no déficit da balança comercial. Com a finalidade de tentar minimizar o déficit na balança comercial e incentivar o desenvolvimento da cadeia produtiva de semicondutores, o governo brasileiro adotou uma política de Estado para incentivar o desenvolvimento deste segmento industrial criando o Programa de Apoio ao Desenvolvimento Tecnológico da Indústria de Semicondutores, o PADIS. Este programa foi criado em 2007 com a abordagem de proporcionar benefícios fiscais, apontando alternativas de investimentos. Hoje, no Brasil, o encapsulamento de semicondutores é realizado por duas empresas, porém 100% das matérias primas empregadas são importadas. Como barreira futura, e, portanto, uma das áreas que deve ser estudada como forma de aumentar a competitividade, destaca-se a área de desenvolvimento de novos materiais para a utilização na fabricação de produtos eletrônicos encapsulados. Neste trabalho os materiais utilizados no encapsulamento de semicondutores do tipo BGA, do inglês Ball Grid Array, ou matriz de esferas, foram mapeados. Estes serão divididos em materiais diretos (que fazem parte da estrutura do produto encapsulado) e materiais indiretos (que auxiliam no processo de encapsulamento). O objetivo da pesquisa foi mapear e identificar os materiais diretos utilizados em uma indústria de encapsulamento de semicondutores do tipo BGA para servir de base ao desenvolvimento de materiais advindos de fontes fornecedoras alternativas à cadeia hoje existente. Com uma metodologia baseada na matriz de priorização, ao final deste trabalho foi possível estabelecer uma relação de prioridade para os materiais diretos utilizados no encapsulamento de semicondutores. / In 2013, Brazil was the second largest consumer of electronic equipment in the world. During that period, expenses with electronics in Brazil exceeded those of economic powers such as Japan, Germany, Russia and the United States. On top of the list of imported products for the electronic industry in 2013 were the following products: components for telecommunications, semiconductors and components for the IT industry. Regarding semiconductors, Brazil imported 4.5 billion dollars in 2012 and almost 5 billion dollars in 2014, resulting in a 10% increase in the trade balance deficit. In order to try to minimize the trade balance deficit and encourage the development of the semiconductor production chain, the Brazilian government has adopted a State policy to encourage the development of this industry by establishing the Program for the Support of Technology Development in the Semiconductor Industry (PADIS). This program, which was established in 2007, was designed to provide tax incentives and thus create investment alternatives. Today, in Brazil, semiconductor packaging is made by two companies, but 100% of the raw materials are imported. A future hurdle and, therefore, one of the areas that should be analyzed in order to increase productivity is the development of new materials for the manufacturing of packaged electronic products. This study conducted a mapping of the materials used to package BGA (Ball Grid Array) semiconductors. These materials are divided into direct materials (that are part of the structure of the packaged product) and indirect materials (that aid the packaging process). The goal of the research was to map and identify the direct materials used in the BGA semiconductor packaging industry so that this information could lay the foundation for the development of materials that could be procured from supplying sources other than the currently existing chain. The method used in this research was based on the prioritization matrix and we were able to establish a priority ranking for the direct materials used in semiconductor packaging.

Submitted by Setor de Tratamento da Informa??o - BC/PUCRS (tede2@pucrs.br) on 2015-06-17T12:02:56Z No. of bitstreams: 1 470517 - Texto Completo.pdf: 3643142 bytes, checksum: 1f5335f433b80cbcbe58f559422c4f72 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-06-17T12:02:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 470517 - Texto Completo.pdf: 3643142 bytes, checksum: 1f5335f433b80cbcbe58f559422c4f72 (MD5) Previous issue date: 2015-01-07 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES / 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 prop?e a opera??o do conversor Zeta no modo de condu??o simult?nea (MCS), cujo interesse reside na capacidade de implementa??o de um pr?-regulador do fator de pot?ncia (PFP) ideal empregando apenas um la?o de realimenta??o. Quando o conversor trabalha no MCS, a chave principal e o diodo conduzem simultaneamente em um de seus est?gios de opera??o. Neste modo de condu??o, o conversor est?tico apresenta caracter?sticas de ambos os modos de condu??o conhecidos at? agora: o modo de condu??o cont?nua (MCC) e o modo de condu??o descont?nua (MCD). A opera??o no MCS resulta em um conversor est?tico operando como se estivesse no MCC, uma vez que a corrente nos indutores nunca se anula. Embora mantenha o conversor est?tico trabalhando com esta caracter?stica do MCC, o MCS permite a obten??o de um comportamento quase ideal do PFP, utilizando apenas um ?nico controlador, seja ele de corrente ou de tens?o, o qual mant?m a raz?o c?clica do conversor constante, assim como usualmente ocorre com os PFPs da fam?lia redutor-elevador quando operam no MCD.Visando validar esta t?cnica, foi realizado um estudo do conversor operando desta forma que incluiu o desenvolvimento das an?lises qualitativa e quantitativa do conversor, as quais culminaram na elabora??o de uma metodologia de projeto. Assim, realizou-se o projeto de um PFP, baseado no conversor Zeta, para energizar uma lumin?ria LED de 180 W, operando no MCS, como estudo de caso. A lumin?ria utilizada ? o modelo High Power LED Baylight da empresa Luckysunny?. Os resultados obtidos experimentalmente validaram a estrat?gia proposta, uma vez que, com a opera??o do conversor Zeta no MCS reduz-se a ondula??o (ripple) da corrente nos semicondutores em rela??o ? opera??o no MCD. A principal vantagem da opera??o no MCS reside no fato deste manter a corrente de entrada do PFP senoidal em fase com a tens?o imposta pela rede el?trica com apenas uma malha de controle da vari?vel de sa?da de interesse seja ela tens?o ou corrente como no estudo de caso em quest?o. Isto reduz o custo e a complexidade do controlador do conversor. Entretanto, esta estrat?gia apresenta sobretens?o na chave principal e no diodo como principal desvantagem. Sugere-se a investiga??o da aplica??o da metodologia de projeto proposta a outros conversores.

Submitted by Setor de Tratamento da Informa??o - BC/PUCRS (tede2@pucrs.br) on 2016-05-17T12:27:44Z No. of bitstreams: 1 DIS_GIULIA_PIETA_PEREZ_COMPLETO.pdf: 2021457 bytes, checksum: 522d4e2075aed41c7efa9ad1ee873a31 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-17T12:27:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DIS_GIULIA_PIETA_PEREZ_COMPLETO.pdf: 2021457 bytes, checksum: 522d4e2075aed41c7efa9ad1ee873a31 (MD5) Previous issue date: 2016-03-28 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES / Urea is an organic contaminant on ultrapure water production for semiconductors, remove it is hard due to its molecular characteristics of non-volatile, tough oxidation, non-ionic, high soluble and low molecular weight. This paper had been studied the dissolved urea oxidation by hypobromite, formed in situ from reaction between sodium bromide and sodium hypochlorite. The experimental tests evaluated the hypobromite formation through the time of hypobromite formation, the urea removal was quantified by TOC data (total organic carbon), on this case were performed different conditions of hypobomite concentrations, pH of solution containing urea, time of urea oxidation and bromate concentration. Either the pH, as the time of hypobromite formation do not affect the amount of urea reduced. Otherwise, the hypobromite concentration and bromide sodium concentration interfered its results. The hypobromite is capable to reduce main part of urea dissolved in water when in absence of others NOM (natural organic matter). The best results on this study were achieved with ultrapure water used as solvent, hypobromite concentration of 3 mgL-1. / A ureia ? um contaminante org?nico na produ??o de ?gua ultrapura para semicondutores, sua remo??o ? dif?cil devido as suas caracter?sticas de n?ovolatilidade, dif?cil oxida??o, car?ter n?o i?nico, altamente sol?vel em ?gua e baixa massa molar. Nesse trabalho foi estudada a remo??o da ureia dissolvida em ?gua atrav?s da oxida??o do ?on hipobromito, formado in situ pela rea??o de brometo de s?dio e hipoclorito de s?dio. Na parte experimental foi avaliada a forma??o do ?on hipobromito atrav?s da varia??o do tempo de forma??o do mesmo, e analisada a remo??o de ureia atrav?s dos valores de COT (carbono org?nico total), neste caso foram alterados os valores de concentra??o de hipobromito, concentra??o de brometo final, tempo de oxida??o com a ureia e pH da rea??o. Foram observadas que, tanto o pH como o tempo de forma??o de hipobromito n?o interferem na efici?ncia de remo??o da ureia, ao contr?rio da concentra??o de hipobromito e concentra??o de brometo utilizado. Verificou-se que hipobromito ? capaz de remover quase completamente a ureia presente em ?gua quando em aus?ncia de NOM (material org?nico de ocorr?ncia natural). Os melhores resultados obtidos foram com ?gua ultrapura e concentra??o de 3 mgL-1 de hipobromito.

Os compostos semicondutores ternários, dentre eles o Ga1-xInxSb, têm sido objeto de interesse de pesquisadores e da indústria microeletrônica devido à possibilidade de ajuste da constante de rede, assim como a correspondente modificação da banda proibida de energia e do intervalo de emissão e absorção óptica, com a variação da fração molar de x. A flexibilidade destas propriedades estruturais torna este composto apropriado como substratos para epitaxias de outros compostos ternários e quaternários, na formação de mono e heterojunções. A maneira mais econômica para obtenção de substratos de materiais semicondutores é através do crescimento de cristais a partir da fase líquida. Porém, os parâmetros que regem a obtenção de lingotes de Ga1-xInxSb com qualidade comercial, a partir da fase líquida, ainda não estão bem definidos. O índio tende a segregar para o líquido, pois seu coeficiente de segregação é menor que a unidade (k < 1), resultando num perfil composicional variado ao longo do lingote. Como os binários GaSb e InSb apresentam configurações de defeitos intrínsecos que originam condutividades de tipos opostos, tipo p e tipo n, respectivamente, a mudança na composição da liga, durante o crescimento, provavelmente resulta na modificação da concentração de cada um destes defeitos. A dopagem com telúrio consiste numa alternativa para minimizar a segregação do índio e diminuir a densidade dos defeitos pontuais, melhorando a qualidade estrutural de cristais de Ga1-xInxSb obtidos através do método Bridgman convencional. Desta forma foram crescidos cristais ternários Ga1-xInxSb, com e sem agitação do líquido durante a síntese, com fração molar inicial de índio de 10% e 20%, alguns deles dopados com 1020 átomos/cm3 de telúrio, pelo método Bridgman vertical. A caracterização estrutural em termos de formação de defeitos lineares, interfaciais e volumétricos foi realizada através de imagens obtidas por microscopia óptica, eletrônica de varredura e de transmissão. A homogeneidade composicional e distribuição de fases foi avaliada através de medidas de espectroscopia por dispersão de energia. Medidas de resistividade e efeito Hall foram utilizadas para a caracterização elétrica, enquanto que a transmitância óptica e a banda proibida de energia foram avaliadas por espectrometria FTIR. Os padrões de difração obtidos através da microscopia eletrônica de transmissão foram utilizados para avaliar a cristalinidade das amostras e determinar o parâmetro de rede. Os resultados obtidos indicam que o telúrio atua de forma compensatória, minimizando a segregação de índio e contribuindo para a homogeneidade composicional e redução de defeitos, principalmente de discordâncias. Além disso, altera a condutividade do Ga1-xInxSb para tipo n, mesmo em frações molares de In inferiores a x = 0,5, diminuindo o número de cargas positivas na rede atribuídas aos defeitos tipo GaSb e VGaGaSb e, desta forma, aumenta a concentração de portadores de carga e reduz a resistividade. Na condição de alta dopagem, reduz a transmitância óptica no infravermelho e aumenta a banda proibida de energia através do efeito Burstein-Moss. A avaliação de cristais de Ga1-xInxSb, dopados e não dopados, crescidos pelo método Bridgman convencional contribuiu para o entendimento do comportamento de dopantes em compostos semicondutores ternários. / Ternary compound semiconductors, including Ga1-xInxSb, have been subject of interest of researchers and microelectronics industry because of the possibility of adjusting the lattice constant, as well as the corresponding modification in the band gap energy, and in the optical absorption and emission range, by varying the mole fraction x. The flexibility of their structural properties makes this compound suitable as substrates for epitaxy of other ternary and quaternary compounds, in the formation of mono- and heterojunctions. The most economical way to obtain semiconductor substrates is by crystal growth from the liquid phase. However, the parameters governing the outcoming of Ga1-xInxSb ingots with commercial quality, from liquid phase, are not well defined. Indium tends to segregate to the liquid, since its segregation coefficient is less than the unity (k < 1), resulting in a varied compositional profile along the ingot. As the binary GaSb and InSb have intrinsic defects configurations that originate opposite conductivities, type p and type n, respectively, the change in the alloy composition, while growing, probably results in a modification of the concentration on each of these defects. Doping with tellurium is an alternative to minimize the indium segregation and decrease the density of point defects, therefore improving the structural quality of Ga1-xInxSb crystals obtained through the conventional Bridgman method. Thus, ternary Ga1-xInxSb crystals were grown by vertical Bridgman method with and without stirring the melt during the synthesis, with 10% and 20% initial molar fraction of indium and some of them were tellurium-doped at 1020 atoms/cm3. The structural characterization regarding linear, interfacial, and volumetric defects formation was performed by using images obtained through optical, scanning and transmission electron microscopy. The compositional homogeneity and phase distribution was assessed by energy-dispersive spectroscopy measurements. Resistivity and Hall Effect measurements were used for the electrical characterization, while the optical transmittance and the band gap energy were examined by FTIR spectroscopy. Diffraction patterns obtained by transmission electron microscopy were used to evaluate the crystallinity of the samples and determine the lattice parameter. The results indicate that tellurium acts in a compensatory way, minimizing indium segregation and contributing to the compositional homogeneity and defect reduction, especially in dislocations. In addition, it changes the conductivity of Ga1-xInxSb to n-type, even in mole fraction of In lower than x = 0.5, reducing the number of positive charges on the network assigned to GaSb and VGaGaSb defects, thus increasing the concentration of charge carriers and reducing the resistivity. In high doping condition, it reduces the optical transmittance in the infrared region and increases the energy of the band gap by the Burstein-Moss Effect. The evaluation of Ga1-xInxSb crystals, doped and undoped, grown by the conventional Bridgman method contributed to the understanding of dopants behavior in ternary compound semiconductors.

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.

Através de cálculos de pseudopotenciais ab initio, dentro do esquema de Car-Parrinello, investigamos diferentes defeitos no GAAS dopado com elementos do grupo IV da tabela periódica. Estudamos a formação dos níveis doadores profundos relacionados ao SI e ao GE substitucionais no Arseneto de Gálio. Esse defeito, conhecido como centro DX, de acordo com nossos cálculos de energia total, possui configurações estruturais que dependem do elemento doador (grupo IV), na formação do nível profundo. Para a impureza de GE, encontramos uma estrutura microscópica para o DX diferente dos modelos propostos até hoje, não havendo grandes relaxações da rede. Com o objetivo de esclarecer os efeitos de compensação em altas concentrações de C no GAAS, verificamos que o C prefere o sítio do AS, com o conhecido caráter aceitador para essa impureza. Entretanto se o C\' ocupar o sítio do GA, como um possível fator de redução de portadores, o nível de impureza torna-se extremamente profundo, um comportamento muito diferente comparado aos outros elementos com 4 elétrons de valência, ou seja, a impureza de C mantém características sempre aceitadoras. Também investigamos super-redes-delta formadas por GAAS dopado com SI, ou seja, defeitos planares. Esse sistema, até então só estudado via teoria da massa efetiva, aqui é abordado através de um cálculo ab initio, onde a dimensionalidade é definida \"per si\" sem nenhuma imposição na equação de Schrõdinger. Esta abordagem é direcionada a sistemas altamente dopados, onde estudamos as possíveis causas da saturação de portadores nesse limite. / We investigate the electronic and structural properties of defects in GAAS originated by dopants of the fourth group elements of the periodic table. Our calculations were obtained by using an ab initio non local pseudopotential method, within the local density approximation. The Kohn-Sham equations are solved in the Car-Parrinello scheme. Our results indicate that all impurities studied (O, SI and GE) present different behaviors in GAAS. The DX-center introduced by substitutional GE IND. GA impurity can be well described by a relaxation in T IND. D symmetry along the breathing mode, whereas in the SI IND. GA defect, a distortion in direction is involved. For the GE impurity there is a qualitative difference from that of SI, even though the electronic structure behaves similarly. For the C IND. AS impurity we find a shallow-level acceptor defect, as expected. However, for the C IND. GA as a possible compensation factor, we find a very deep amphoteric impurity level. Also we present, for the first time to our knowledge, a microscopic model based on an ab initio calculation of a periodically SI-delta doping in GAAS. In the high donor concentration regime, our results show that the subband-delta presents a small dispersion like 2D-system, even for small doping period.

Os nitretos do grupo III (AlN, GaN, InN) sao semicondutores extremamente importantes na atualidade principalmente por suas aplicacoes em dispositivos emissores de luz de alta eficiência no visível e no ultravioleta. Neste trabalho foram estudados filmes finos de nitreto de gálio cubico (c-GaN, zincblende) crescidos sobre substratos de carbeto de silício cubico (3C-SiC) por epitaxia de feixe molecular assistida por plasma (PA-MBE). Inicialmente analisou-se o processo de implantação iônica através de técnicas de simulação computacional. Tendo em vista os resultados obtidos pelas simulações, as amostras foram submetidas a processo de implantação iônica com energia de feixe de 200 keV e diferentes íons implantados (Fe, Mn e Cu) nas doses de 1.2 e 2.4 × 1016 cm2. Com a implantação de íons magnéticos buscou-se a criação de um semicondutor com resposta ferromagnética acima da temperatura ambiente, enquanto que com a implantação do íons não magnéticos buscou-se, principalmente, um maior entendimento sobre a influencia de defeitos da rede cristalina sobre o magnetismo do material. Posteriormente as implantações e com o intuito de recuperar a rede cristalina das amostras danificada pelo processo, as amostras foram submetidas a tratamento térmico. Apos cada um destes processos as amostras foram caracterizadas estruturalmente, através de medidas de difração de raios x, espectroscopia de fotoluminescência e espectroscopia Raman e também magneticamente utilizando-se um SQUID. Conseguiu-se a caracterizacao quantitativa das transformações da rede cristalina pre e pós tratamento térmico com as diferentes técnicas. Foi observado comportamento ferromagnético a temperatura ambiente em amostras dopadas com os diversos íons e notou-se uma grande influencia da dose implantada, tanto nas propriedades estruturais quanto magnéticas das amostras. / Group-III nitrides (AlN, GaN, InN) are presently very important semiconductors mainly because of applications in high-efficiency, visible and ultraviolet, light-emitting devices. In this work, thin films of cubic gallium nitride (c-GaN, zincblende), grown over cubic silicon carbide (3C-SiC) by plasmaassisted molecular beam epitaxy (PA-MBE) were studied. Initially the process of ion implantation was investigated with the aid of computer simulation software. Following the simulations results, the samples were implanted with a 200 keV ion-beam of three different ions (Fe, Mn and Cu) with doses of 1.2 and 2.4 × 1016 cm2. With the implantation of magnetic ions the formation of a semiconductor with room-temperature ferromagnetic response was expected, whereas the implantation of non-magnetic ions (Cu) was performed seeking a better understanding on the influence of lattice defects on the subsequent magnetism. After the implantation the samples were annealed to recover some of the crystallinity lost due to the implantation process. After each process the samples were structurally characterized through x-ray diffraction, photoluminescence and Raman spectroscopies, and magnetically characterized through SQUID magnetometry. A quantitative measure of the transformations of the crystal lattices was obtained before and after annealing with the different techniques. Room-temperature ferromagnetic behavior was observed in the samples doped with different ions and a large influence of implanted dose was noted, in the structural properties and also in the magnetic properties.

A caracterização do strain (deformação) em estruturas cristalinas em filmes finos semicondutores apresenta importantes aplicações tecnológicas, como por exemplo: a formação de defeitos, modificação da estrutura das bandas de condução e valência, e consequentemente modificando a mobilidade de portadores no material. Técnicas de espalhamento com íons de H e He têm sido amplamente empregadas para determinar a deformação, visto que mudanças na canalização ou nas direções de bloqueio podem ser facilmente relacionadas com as deformações no parâmetro de rede. Um novo método, chamado de cartografia-MEIS, é utilizado para determinar a intensidade da deformação estrutural em uma rede cristalográfica. A partir desta técnica, a projeção estereográfica de um único cristal pode ser medida com uma técnica MEIS padrão para um determinado elemento atômico e determinada profundidade. Aqui demonstramos que esta técnica pode ser expandida para caracterizar heteroestruturas SiGe tensas com alta precisão. Em nosso método, não só as principais direções cristalinas são analisados, mas também os índices mais elevados. O método também proporciona sensibilidade elementar com resolução de profundidade e pode ser utilizado em materiais nanoestruturados. A determinação da deformação baseia-se na posição das muitas linhas de bloqueio, ao contrário dos métodos tradicionais, onde duas direções são utilizados. Nós também fornecemos um método para determinar o melhor ajuste nos dados para a deformação na rede, verificando estes resultados a partir de simulações de Monte-Carlo. / The characterization of the strain in the crystal structures of thin semiconductor films has important technological applications such as, for example, the formation of defects, changes in the structure of the conduction and valence bands, and therefore modifying the mobility of carriers in the material. Scattering techniques with H and He ions have been widely used to determine the deformation, as changes in drains or the blocking directions can be easily related to the deformation of the lattice parameter. A new method, called cartography-MEIS, is used to determine the intensity of the structural deformation in a crystallographic structure. From this technique, the stereographic projection of a single crystal can be measured with a standard MEIS technique for a particular atomic element and given depth. Here we demonstrate that this technique can be expanded to characterize strained SiGe heterostructures with high accuracy. In our method, not only the main crystalline directions are analyzed but also the higher index ones. The method also provides elemental sensitivity with depth resolution and can be used in nano-structured materials. The determination of the strain is based on the position of the many blocking lines contrary to the traditional methods where two directions are used. We also provide a method to determine the lattice deformation fitting the data best and checked it against full Monte-Carlo simulations.

The present work is concerned with the theory of optical and magnetic properties of deeo centers in various III-V semiconductors.