Orientador: Alberto Martins Jorge / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-01T07:57:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BiazonFilho_AlcinoJose_M.pdf: 4380355 bytes, checksum: 6354c6bb7cf99462cb4afbe81c217d0e (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Neste trabalho desenvolvemos uma porta universal em lógica temária através da álgebra de Post, utilizando-se dela pudemos desenvolver alguns circuitos conhecidos da lógica binária como Flip-Flops e Somadores. Esses circuitos foram simulados em SPICE e seu Lay-Out desenvolvido utilizando-se ferramentas como Tanner e L YS, para a construção de um circuito Integrado utilizamos uma Foundry que já conhecíamos e que possuía uma grande confiabilidade que foi a AMS CYE em 0.8 um. Para os testes dos circuitos construídos utilizamos as instalações do Laboratório de Medidas (DEMICIUNICAMP) com seus equipamentos ligados via GPIB e desenvolvemos instrumentos virtuais (Y.I.) via Labview que pudessem controlar esses equipamentos e gerar alguns sinais necessários para a obtenção destas medidas. Comprovamos durante os testes a viabilidade das portas Topo (deslocador temário), Alfatopo (mínimo entre duas variáveis temárias, deslocada de um nível lógico) e do flip-flop (com o funcionamento idêntico ao tradicional tipo D) temário / Abstract: In this work we developed a universal gate in temary logic through Post algebra; using this gate we could develop some well known circuits from binary logic like Flip-Flops and Adders. These circuits were simulated using Spice and the Lay-Out was developed using tools like Tanner and L YS; to construct the integrated circuit we use a foundry that we already knew as reliable, that was the AMS CYE, in 0.8 um. To test the circuits we used the facilities ofthe Measurement Laboratory (DEMICIUNICAMP) and the equipment's were Jinked via GPIB; we developed virtual instrumentation (Y.I.) using Labview to control these equipment's and generate some necessary signals to obtain the final results. We proved during this tests the viability of the gates Topo (Temary shifter), Alfatopo (minimum among two temary variables, shifted in one logic leveI) and Flip-flop (identical oftraditional type D) temary / Mestrado / Eletrônica e Microeletrônica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Carlos Rettori, Iris C. Linares de Torriani / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-02T21:37:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sercheli_MauriciodaSilva_D.pdf: 803804 bytes, checksum: 146180f11f6d02606fd276a4c6e921e6 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Esta tese de doutorado resume-se no estudo de dois sistemas distintos: Semicondutores amorfos de silício dopados com terras-raras "a-SiRE(:H)", e grafites pirolíticos altamente orientados "HOPG ". Os semicondutores amorfos estudados são filmes finos de silício dopados com terras-raras (RE), crescidos por rf-sputtering (processo de deposição de filmes a partir de uma atmosfera de plasma criada por rádio-freqüência), hidrogenados ou não. Terras-raras magnéticas (Gd e Er) e não-magnéticas (Y, La e Lu) foram utilizadas com o intuito de estudar o Er incorporado na matriz de Si, devido às suas características especiais para a tecnologia fotônica. Por ser uma sonda mais simples de se estudar do ponto de vista magnético (por apresentar estado fundamental S, e portanto efeitos de campo cristalino em 2ª ordem), o íon de Gd3+ foi usado para determinar o comportamento dessa classe de lantanídeos dentro dos filmes de silício. Apesar das principais técnicas espectroscópicas utilizadas requererem sistemas paramagnéticos, também foram crescidos filmes com espécies dopantes não-magnéticas, ou diamagnéticas, a fim de subtraírem-se efeitos não magnéticos e, dessa maneira, simplificar a análise do sistema abordado. Os resultados de ressonância paramagnética eletrônica (RPE) revelam que a dopagem do filme com RE diminui a quantidade de defeitos magnéticos na matriz de uma a três ordens de grandeza, sendo que essa diminuição está relacionada com o spin de cada RE dopante. Este comportamento é regido ou pelo fator de spin S(S + 1), ou pelo fator de de Gennes (gJ - 1)2J(J + 1), como no caso de supercondutores. Nota-se também a criação de uma ligação química Si-RE extremamente estável, já que a linha de ressonância do Gd3+ não se modifica com alterações nas concentrações de RE ou H, com variação na temperatura, ou no tipo de vizinhança química (matriz amorfa ou nanocristalina). Os grafites pirolíticos altamente orientados, HOPG, assim como grafites cristalinos sintéticos (kish) para comparação, foram analisados em três bandas distintas de RPE. Foram utilizadas as bandas Q, X e S, para que se atingissem campos de ressonância com valores compreendidos entre 12.100 Oe e 1000 Oe, já que temos a verificação de uma transição metal-isolante (MIT) nos compostos citados, assistida por campo magnético. Dessa forma foi estudada, ineditamente, a variação do valor-g das amostras de grafites em função da freqüência de microonda. No final, conclui-se a formação de um campo magnético interno no grafite, devido à criação de um momento magnético, que ocorre pela abertura de um gap no ponto K do espectro de dispersão linear de Dirac. Esse campo interno está relacionado com a MIT verificada nas amostras / Abstract: The work on this PhD thesis was accomplished by the study of two distinct systems: amorphous semiconductors doped with rare-earth metals "a-SiRE(:H)", and highly oriented pirolytic graphites "HOPG". The amorphous semiconductors in interest are silicon thin films, hydrogenated or not, doped with rare-earth metals (RE), grown by rf-sputtering (film deposition process using a plasma atmosphere formed by radio frequency waves). Magnetic (Gd and Er) and non-magnetic (Y, La and Lu) rare-earth metals were used as dopants to evaluate the behaviour of Er incorporated on the Si matrix, due to its special features shown on fotonic technology. Gd3+ ions were chosen to explore the behaviour of the lanthanide group in silicon films, because it shows an S type fundamental state, which gives second order crystalline electrical field effects. Despite of the need of paramagnetic systems for the main spectroscopic technics employed, films with non-magnetic and diamagnetic dopant species were also grown to be used as reference for non-magnetic effects, simplifying analysis of the systems of interest. The results of electron paramagnetic ressonance (EPR) show a one to three fold decrease on the amount of magnetic deffects on the Si matrix for films dopped with RE, which varies accordingly to the spin of every RE dopant species. This behaviour scales through the RE series based on a spin factor, S(S + 1), or de Gennes factor, (gJ - 1)2J(J + 1), as for superconductors. It is also shown that a highly stable Si-RE bond is formed, as the Gd3+ line of ressonance is not shifted upon changes on RE or H concentration, temperature and framework environment (amorphous or nanocrystalline matrix). Highly oriented pyrolitic graphites, HOPG, as does synthetic crystalline graphites (kish), used for comparison purposes, were analysed by three distinct EPR bands. Ressonance fields as high as 12,100 Oe and 1,000 Oe were employed using Q, X and S bands, in order to explore a magnetic field-induced metal-insulator transition (MIT) observed in this system. This multiple-Bands EPR experiment allow us to report the first study of the variations of g-value of graphite samples as a function of microwave frequency. This work revealed a microscopic evidence for an internal magnetic field on graphite, which arises from magnetic moments formed presumably by a gap oppening at the K point on the linear dispersion spectrum of Dirac driven by an applied external magnetic field. This internal field is based on the MIT observed in these samples / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientadores : Jacobus W. Swart, Stanislav A. Moshkalyov / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-03T03:48:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ReyesBetanzo_Claudia_D.pdf: 8994110 bytes, checksum: 74e9d01d5a7a43f73de22638b48cc39a (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Esta tese apresenta os resultados do desenvolvimento e da otimização de uma tecnologia própria na área de fabricação de dispositivos CMOS e Microssistemas, realizados no Centro de Componentes Semicondutores da UNICAMP, pretendendo desenvolver processos em uma das técnicas mais críticas da microfabricação: corrosão de materiais por plasmas. Neste trabalho foram desenvolvidos processos de corrosão dos seguintes materiais: nitreto de silício (SiNx), óxido de silício (SiO2) e silício policristalino implantado com fósforo, usados na fabricação de dispositivos CMOS, além de silício monocristalino usado na fabricação de Microssistemas. Cada processo de corrosão foi desenvolvido em base às características específicas requeridas do processo de fabricação tais como a taxa de corrosão, seletividade, anisotropia e qualidade da superfície. Para os processos de corrosão foram usados dois equipamentos diferentes: um reator para corrosão iônica reativa (RIE) e um reator para corrosão por ressonância ciclotrônica de elétrons (ECR). Para analisar os mecanismos de interação plasma-superfície no reator RIE, foi realizada uma caracterização do plasma através de dois modelos teóricos e por técnica de espectroscopia óptica (actinometria). Com isto, foi possível obter informações adicionais sobre a distribuição de potência no plasma e a cinética dos processos no plasma e na superfície, a partir dos parâmetros mensuráveis. Para a corrosão de SiNx desenvolveram-se diferentes processos usando várias misturas de gases em dois reatores diferentes, RIE e ECR. As características requeridas para este processo foram: uma taxa de corrosão relativamente alta, alta seletividade para SiO2 e Si e boa qualidade da superfície. No caso de corrosão RIE, foram usadas as misturas CF4/H2, CF4/O2/N2, SF6/O2/N2, SF6/CH4/N2 e SF6/CH4/N2/O2. Foi possível obter processos com alta taxa de corrosão (até 47nm/min), altas seletividades para SiO2 e Si (em torno de 6 e 10, respectivamente) e boa qualidade da superfície na interface SiNx/SiO2 (rugosidade média ~ 5 A). No caso da corrosão ECR foram usadas as misturas SF6/O2/N2 e SF6/O2/N2/Ar. Foi possível obter processos com taxas de corrosão altas (até 28 nm/min) e melhores seletividades SiNx/SiO2 e SiNx/Si (até 50 e 20, respectivamente ). Para SiO2, a principal característica requerida do processo foi uma alta seletividade para Si. Foi desenvolvido um processo híbrido altamente seletivo SiO2/Si (~30) por corrosão iônica reativa, usando as misturas SF6/Ar e CF4/H2/Ar. Para a corrosão de silício policristalino implantado com fósforo, foi necessário desenvolver processos com alta seletividade e anisotropia. Foram usadas diversas misturas de gases à base de flúor e cloro, SF6/CH4/N2, SF6/CF4/N2, SF6/CF4/CHF3 e SiCI4/CF4 no reator RIE. Foi possível obter processos com boa seletividade (até 6), e alto fator de anisotropia (~1,0). Para a corrosão profunda de silício monocristalino é necessária uma alta taxa de corrosão e anisotropia. Usando as misturas SF6/CH4/O2/Ar, SF6/CF4/O2/Ar, SF6/CHF3/O2/Ar no reator RIE, chegou-se a processos com uma taxa de corrosão alta (até 0,6 mm/min) e alta anisotropia (~0,95). Para gravação de resistes (usados como máscara contra a corrosão), foram usadas duas técnicas: fotolitografia (estruturas com largura mínima até 1 mm) e litografia por feixe de elétrons (largura mínima até 0,25 mm). Com a última, estruturas sub-micrométricas (até 0,1 mm) foram fabricadas com sucesso em filmes de Si-poli. Discutiram-se os mecanismos de corrosão para cada processo desenvolvido e as perspectivas de melhorar os processos / Abstract: This thesis presents the results of development and optimization of a proper technology in the area of CMOS devices and Microsystems manufacturing, carried out in the Center for Semiconductor Components, UNICAMP, aiming to develop processes in one of the most critical techniques of the microfabrication: plasma etching. In this work we developed etching processes of the following materials: silicon nitride (SiNx), silicon oxide (SiO2) and polycristalline silicon implanted with phosporus, used in the manufacturing of CMOS devices, and monocrystalline silicon used in the manufacturing of Microsystems. Each etching process was developed according to the specific characteristics required for the manufacturing process such as the etch rate, selectivity, anisotropy and quality of the surface. For the etching processes two different equipments were used: a reactor for reactive ion etching (RIE) and a reactor for electron cyclotron resonance etching (ECR). To analyze the plasma-surface interaction mechanisms in the RIE reactor, plasma characterization employing two theoretical models and an optical spectroscopy technique (actinometry) was made. By doing so it was possible to obtain information on the power distribution in the plasma and on the kinetics of the processes in the plasma and on the surface, using measurable parameters. For the etching of SiNx, different processes using a number of gas mixtures in two different reactors, RIE and ECR, were developed. The requirements for these processes were: a relatively high etch rate, high selectivity over SiO2 and Si, and good surface quality. In the RIE case, CF4/H2, CF4/O2/N2, SF6/O2/N2, SF6/CH4/N2 e SF6/CH4/N2/O2 gas mixtures were used. Processes with high etch rates (as high as 47nm/min), high selectivities over SiO2 and over Si (up to 6 and 10, respectively), and good surface quality at the SiNx/SiO2 interface (roughness as low as ~5 A) were obtained. In the ECR case, SF6/O2/N2 and SF6/O2/N2/Ar gas mixtures were used. Processes with reasonably high etch rate (up to 28 nm/min), and better selectivities SiN/SiO2 and SiNx/Si (as high as 50 and 20, respectively) were realized. For the SiO2 etching, the main characteristic required was a high selectivity over Si. A hybrid process, highly selective to Si (up to ~30) was developed for reactive ion etching, by using the SF6/Ar and CF4/H2/Ar gas mixtures. For the etching of polysilicon it was necessary to develop processes with high selectivity and anisotropy. A number of gas mixtures based on fluorine and chlorine, namely SF6/CH4/N2, SF6/CF4/N2, SF6/CF4/CHF3 e SiCI4/CF4 were used in the RIE reactor. Processes with good selectivity (up to 6), and high factor anisotropy (~1.0) were developed. For the deep monosilicon etching, a high etch rate and anisotropy are necessary. The SF6/CH4/O2/Ar, SF6/CF4/O2/Ar, SF6/CHF3/O2/Ar gas mixtures were used in in the RIE reactor. Processes with reasonably high etch rate (up to 0.6 mm/min) and high anisotropy (as high as ~0.95) were obtained. For lithography of resists (used as masks against the etching), two different techniques were used: photolitography (for structures with the minimum width of 1 mm) and electron beam litography ( or the minimum width of 0.25 mm). With the latter, submicron structures (as low as ~ 0.1 mm) were manufactured successfully in films of polysilicon. For each process developed, the etching mechanisms are discussed, as well as the perspectives to improve the characteristics of these processes / Doutorado / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Alex Antonelli / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-03T17:15:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Miranda_CaetanoRodrigues_D.pdf: 8261231 bytes, checksum: 904c840b8e0f4bde958bc52c17589ffd (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Os conceitos de ordem e desordem em materiais foram explorados sob a ótica de simulações computacionais. O objetivo foi mostrar que, a partir de simulações computacionais, é possível modelar, caracterizar e prever as propriedades e processos relacionados à ordem & desordem em materiais nas suas várias dimensões. A modelagem computacional se deu através de duas metodologias: cálculos de primeiros princípios e potenciais empíricos utilizando o método de Monte Carlo. Tendo como paradigma de ordem perfeita os semicondutores na estrutura do diamante, abordamos tanto os elementos de ordem na desordem, quanto os de desordem na ordem, além de introduzirmos o conceito de supra-ordem. Em relação aos elementos de ordem na desordem, abordamos quantitativamente o problema da transição vítrea no Si e das propriedades do Si amorfo. A respeito da supra-ordem, as propriedades termodinâmicas, estruturais e energéticas dos Clatratos tipos I e II do Si, Ge e C foram determinadas. Pela primeira vez determinou-se os pontos de fusão desses sistemas para o Si: Si34 (1522 K) e Si46 (1482 K). Os estudos da energia livre a partir do método Reversible Scaling permitiram uma determinação acurada do diagrama de fases do Si e demonstrando a importância dos efeitos anarmônicos. Sobre os elementos de desordem na ordem, estudamos defeitos pontuais, lineares e planares. Em relação aos pontuais, estudamos as vacâncias em semicondutores nas estruturas do diamante, clatratos e amorfos. Em particular para os amorfos, investigamos os efeitos da relaxação estrutural sobre as propriedades eletrônicas através de cálculos ab initio. Um comportamento bastante rico foi observado, desde aniquilação da vacância à criação de defeitos "estáveis". Para os sítios estudados, os estados profundos do gap desaparecem com a relaxação atômica. A respeito dos defeitos lineares, abordamos o problema das diferenças de energias livres entre duas estruturas candidatas a caroço na discordância parcial de 900: Single Period (SP) e Double Period (DP). Os resultados indicam que a diferença média da energia livre entre as reconstruções, aumenta com o aumento da temperatura, tanto para o Si quanto Ge. Tomando a estrutura DP ainda mais dominante em relação a SP em altas temperaturas. Finalmente, estudamos os defeitos planares em Carbono na estrutura do diamante simulando o processo de cisalhamento. Sugerimos um novo modelo para os defeitos conhecidos como plaquetas e demonstramos que esse modelo satisfaz às propriedades experimentais conhecidas / Abstract: Concepts of order and disorder in materials are explored from the point of view of computer simulations. Our main aim is to illustrate that is possible to model, characterize and predict the properties and processes related to order-disorder in materials in several degrees. Computational modeling has been performed by using ftrst principles calculations and Monte Carlo method with empirical potentials. Semiconductors in the diamond structure have been defined as the ideal ordered system. According to the present view, we have studied the symptoms of order in disordered systems and the symptoms of disorder in ordered systems, as well; we have introduced the concept of supra-order. About order in disorder, we have investigated the glass transition in Si and the properties of amorphous Si (a-Si) have been determinated. For the supra-order degree, the thermodynamics and structural properties of group-IV Clathrates have been studied. The melting point was estimated to be 1482 K for Si46 and 1522 K for Si34. The thermodynamic properties of Si phases as functions of temperature have been studied by using the Reversible Scaling Method in the Monte Carlo approach. We present a quantitative phase diagram of Silicon and we show that the anharmonic effects play an important role. On disorder in the order end, we have investigated point, linear and planar defects in materials. We have studied vacancies in diamond, clathrates and amorphous structures of semiconductors. In particular, for vacancies a-Si, a very rich behavior has been observed from the complete rearrangement of the atoms in order to preserve the tetrahedral structure to the creation of stable vacancies. We have also investigated the effects of structural relaxation of the electronic properties. From the electronic structure point of view, deep gap levels disappear after the structural relaxations in vacancies in a-Si. We have studied the differences of free energy between the single period and the double period core reconstructions of the 90° partial dislocation in sihcon and germanium as functions of temperature. Our results indicate that the average differences of free energy increase with temperature for both, Si and Ge, making the double period reconstruction even more dominant in high temperatures. Finally, we have simulated the shear process in Carbon diamond. We propose a new model for platelets in diamond that is in agreement with all experimental data available / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientador: Carlos Rettori / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-25T03:11:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sercheli_MauriciodaSilva_M.pdf: 1129330 bytes, checksum: 7890b2cdc1ac609b67a456062adecfd6 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: Este trabalho de tese aborda dois sistemas de estudo: semicondutores amorfos e polímeros condutores. Ambos os sistemas foram estudados através da técnica de RPE, sendo ainda utilizadas as técnicas de susceptibilidade magnética, Raman e RBS (estas duas últimas como técnicas complementares), para o estudo de semicondutores amorfos. No estudo de semicondutores, foram utilizados filmes finos de silício amorfo dopados com terras raras, essencialmente érbio e gadolíneo, para o estudo de suas propriedades magnéticas. Estes estudos permitiram determinar o estado de valência da terra rara, bem como suas concentrações na matriz de silício do filme fino. De acordo com nossos resultados, a valência dos íons de terra rara é 3+, permitindo-nos concluir que a camada eletrônica 4f, por não contribuir com elétrons para a camada de condução, não poderia fazer parte do cálculo de bandas nesse tipo de semicondutor. E ainda, através da análise dos dados de susceptibilidade magnética do íon de Er 3+ em campo cristalino de simetria cúbica, pudemos estimar, de forma inédita, a separação máxima (overall splitting) de seus estados eletrônicos. No capítulo de polímeros condutores, foram estudadas amostras de poli (3-metiltiofeno) dopadas com ClO4 - , onde pudemos evidenciar uma transformação de fase na faixa de temperatura de 230 K até 130 K. Através da técnica de RPE, foram mostradas informações a respeito da cristalização, nível de dopagem, e presença de polarons ou bipolarons nesse polímero condutor / Abstract: This thesis involves the study of amorphous semiconductors and conducting polymers, which have been characterized by EPR and magnetic susceptibility measurements, and to a lesser extent by Raman spectroscopy and RBS. The semiconductors were studied using thin films of silicon dopped with rare earth metals, e.g. erbium and gadolinium, which had their magnetic properties studied. Using these studies we could determine the state of valence of the rare earths as well as their concentrations in the silicon matrix. According to our results, the valence of the rare earth metal ions is 3+, and we were able to conclude that 4f electronic shells could not be used for the calculation of the conducting band in this system. Furthermore, the analysis of the data on the magnetic susceptibility of the Er3+ ion with cubic crystalline acting field, gave us the opportunity to estimate the overall splitting of their electronic states for the first time. The conducting polymers were studied using samples of poly(3-methylthiophene) dopped with ClO4- , which show a phase transition in the range of 230 K to 130 K. The electron paramagnetic resonance also gives important information on the crystalization, dopping level and the presence of polarons or bipolarons in conducting polymers / Mestrado / Física / Mestre em Física

Submitted by Etelvina Domingos (etelvina.domingos@ufpe.br) on 2015-03-03T18:51:31Z No. of bitstreams: 2 Tese_PGMTR_Jorlandio Felix1.pdf: 4695917 bytes, checksum: cfdbad4ae4881185bf33c5220b147da9 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-03T18:51:32Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese_PGMTR_Jorlandio Felix1.pdf: 4695917 bytes, checksum: cfdbad4ae4881185bf33c5220b147da9 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2012-06 / CNPq / Neste trabalho, será apresentado um processo de baixo custo para deposição de filmes finos de óxido de zinco (ZnO) sobre substratos de carbeto de silício (SiC), o qual apresentou excelentes características elétricas/óticas. Discutiu-se o processo de fabricação, bem como as propriedades elétricas e microscópicas destes dispositivos. As características elétricas foram estudadas em nanoescala, usando microscópio de forca atômica (AFM) e, além disso, medidas de fotoluminescência (PL) e eletroluminescência (EL) foram realizadas. O espectro de EL, obtido aplicando uma injeção de corrente de 300 mA, consiste em dois picos largos de emissão em 605 nm e 640 nm e um terceiro pico na região de alta energia, centrado em 410 nm. Para altas correntes, essa emissão foi detectada a olho nu, apresentando coloração branco-amarelada. Esse comportamento indica que a heterojunção ZnO/n-SiC-4H exibe recombinação radiativa efetiva na borda da banda do UV. Com relação a heterojunções PANI/SiC, será apresentado o processo de fabricação bem como sua caracterização elétrica, onde filmes finos de PANI foram depositados usando a técnica de spin coating sobre substratos de SiC-4H e SiC-6H. As propriedades elétricas dessas heterojunções foram estudadas por meio de medidas de corrente, capacitância e condutância em função da frequência e tensão. Foram obtidas características elétricas reprodutíveis e razões de retificação de 2 x 106 em 2 V para heterojunções PANI/SiC- 6H (razão entre a corrente direta e reversa, IF =IR). Adicionalmente, foram analisadas as curvas características de corrente-tensão (I-V) de heterojunções do tipo Au/polianilina sulfonada (SPAN)/SiC-n em função da temperatura, na região de 20 K até 440 K. Nesse caso, as curvas I-V características de todos os dispositivos, mostraram ótimo comportamento retificador na região de alta e baixa temperatura, apresentando razão de retificação, à temperatura ambiente e em 0,6 V de 2 x 104 e 7 x 106, para as heterojunções SPAN/4H-SiC-n e SPAN/6H-SiC-n, respectivamente. Finalmente, será apresentado uma metodologia não convencional para a síntese da polianilina. Nesta metodologia, ao invés de se usar agentes oxidantes (químico ou eletroquímico), geralmente utilizados para sua síntese, utiliza-se fótons de raios-X para interagir com íons nitrato (NO3 ) e monômeros de anilina em solução aquosa. Os resultados apresentados sugerem, fortemente, que os monômeros de anilina são oxidados através de radicais hidróxidos, (:OH), produzidos pela interação dos fótons de raios-X com os íons nitratos. Esse processo ocorre quando os radicais hidróxido (:OH) atacam o monômero de anilina, dando início ao processo de polimerização que perdura até que praticamente todos os monômeros sejam consumidos.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This work deals with the synthesis and structural analysis of clusters derivative from cadmium bis(phenylselenolate) - Cd(SePh)2. The methodology for the synthesis was based on the use of Cd(SePh)2 as a starting material, as well as in the in situ generation of the chemical intermediary PhSeCdX (X = Cl, Br, I). These compounds are considered basic building blocks for the synthesized clusters. Through solvothermal conditions and the use of different kinds of phosphine ligands, five new cadmium clusters were obtained. The compounds synthesized were: [Cd4(SePh)7(PPh3)Cl]n (1), [Cd4(SePh)7(PPh3)Br]n (2), [Cd(SePh)(PCy3)Br]2 (3), [Cd(SePh)(PCy3)I]2 (4) and [Cd4(SePh)7(PCy3)Br]n (5). A structural study in the solid state of these compounds was carried out using the X-ray diffraction on single crystal method. All compounds were characterized by elemental analysis, infrared spectroscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy. / Este trabalho apresenta o estudo relacionado à síntese e a análise estrutural de clusters derivados de bis(fenilseleneto) de cádmio - Cd(SePh)2. A metodologia de síntese baseou-se na utilização do Cd(SePh)2 como material de partida e na geração in situ do intermediário químico PhSeCdX (X = Cl, Br, I). Estes são considerados blocos de montagem básicos dos clusters sintetizados. Através de condições solvotermais e do uso de diferentes ligantes do tipo fosfina, cinco novos clusters de cádmio foram obtidos. Os compostos sintetizados foram: [Cd4(SePh)7(PPh3)Cl]n (1), [Cd4(SePh)7(PPh3)Br]n (2), [Cd(SePh)(PCy3)Br]2 (3), [Cd(SePh)(PCy3)I]2 (4) e [Cd4(SePh)7(PCy3)Br]n (5). Efetuou-se um estudo estrutural desses compostos no estado sólido, utilizando como ferramenta principal a difração de raios-X em monocristal. Todos os compostos foram caracterizados por análise elementar, espectroscopia no infravermelho e espectroscopia de energia dispersiva de raios-X.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work we study the interaction of carbon monoxide with semiconducting (8,0)carbon nanotube through a first principles theoretical approach. Using density functional theory based methods, we show that radial deformation produces alterations in the band structure of the nanotubes, with a monotonically decreasing energy gap as the tube is deformed. Such deformation modifes the electronic population of the orbitals, leading to an increasing in charge density in the most curved regions, augmenting the chemical reactivity in such regions. We show that the process is reversible and follows the classical laws of elasticity, where total energy is a quadratic function of the parameter є. We study the energetic, structural and electronic properties of carbon nanotubes substitucionally doped by silicon. We show that the sistem is stable, with formation energy 2,96 eV, and semiconducting with energy gap of 0,57 eV, presenting an unnocupied level 0,24 eV bellow the conducting band bottom. The charge density of that orbital points to a highly reactible site over the dopant. The interaction of carbon nanotubes with carbon monoxide was simulated through the analisis of several initial configurations, where molecule occupies different sites over the surface of the tube. In regular non-deformed nanotubes, the analisis of the band structure, orbital population and state and charge densities indicates no interaction between molecule and tube, whereas in deformed and/or doped nanotube a covalent bond is formed for at least one surface site. In є = 0; 3 deformed nanotubes and silicon doped regular nanotubes the moleculetube binding energy is 0,51 eV. The adsorption modifes the band structure in such a way the originally metallic system turns a semicondutor with energy gap of 0,36 eV. In doped nanotubes, the interaction induces a redution in the energy gap to 0,36 eV. Finally, we analise the effects over carbon monoxide adsorption of simultaneous radial deformation and silicon doping. The binding energy is 0,53 eV, the largest among the studied sistems. The adsorption leads to an energy gap of 0,08 eV. The process has total formation energy of 5,83 eV, by far the less energetically favorable. As a complementary result, we show that deformed nanotubes with a single vacancy present new chemical and physical properties, and we analise the dependence of such characteristics with the order where the process ocurres, both deformation followed by vacancy creation and vacancy creation followed by radial deformation. / Nesta Dissertação estudamos a interação de monóxido de carbono com nanotubos de carbono (8,0) semicondutores através de uma abordagem teórica de primeiros princípios. Utilizando métodos baseados na teoria do funcional da densidade, mostramos que a deformação radial produz alterações no espectro de bandas de nanotubos, com gap de energia que decresce monotonicamente à medida que o tubo é deformado, podendo, inclusive, haver o cruzamento das bandas de valência e condução. A deformação modifica a população eletrônica dos orbitais, provocando um aumento na densidade de carga nas regiões de maior curvatura da superfície, o que, por sua vez, incrementa a reatividade química nessas regiões. Mostramos que o processo de deformação é reversível e obedece às leis clássicas da elasticidade, onde energia total é uma função quadrática do parâmetro de deformação є. Estudamos as propriedades energéticas, estruturais e eletrônicas de nanotubos de carbono dopados substitucionalmente com silício. Mostramos que o sistema é estável, com energia de formação de 2,96 eV e semicondutor com gap de energia de 0,57 eV, apresenta um nível desocupado 0,24 eV abaixo do fundo da banda de condução. A análise da densidade de carga eletrônica deste orbital aponta para a existência de um sítio de alta reatividade química sobre o dopante. A interação dos nanotubos de carbono com monóxido de carbono foi simulada através da análise de uma série de confiurações iniciais, nas quais a molécula ocupa diferentes sítios sobre a superfície do tubo. Em nanotubos de carbono regulares, a análise do espectro de bandas, da população orbital e das densidade de estado e carga indicam que não ocorre interação química entre molécula e tubo, enquanto em nanotubos deformados e/ou dopados uma ligação covalente é formada em pelo menos um sítio da superfície. Em nanotubos deformados até є = 0; 3 e em nanotubos regulares dopados com silício, a energia de ligação molécula-tubo é 0,51 eV. A adsorção de monóxido de carbono em nanotubos deformados modifica o espectro de bandas, de modo que o sistema originalmente metálico se torne semicondutor de gap 0,36 eV. Em nanotubos dopados, a interação com monóxido de carbono provoca a redução do gap de energia do espectro de bandas para 0,36 eV. Finalmente, analisamos os efeitos de deformação radial e dopagem com silício em um mesmo tubo sobre a adsorção de monóxido de carbono. A energia de ligação é 0,53 eV, a maior entre os sistemas estudados, e a adsorção leva ao reaparecimento de um gap de energia de 0,08 eV. O processo de deformação radial seguido de dopagem substitucional têm energia de formação total de 5,83 eV e, dos sistemas estudados, é o menos favorável energeticamente. Como resultado complementar, mostramos que nanotubos deformados com uma vacância apresentam novas propriedades físicas e químicas, e analisamos dependência destas características com a ordem do processo (deformação-formação de vacância ou forma de vacância-deformação).

[pt] Neste trabalho foi estudado o mecanismo de deformação de faces polares e não polares do óxido de zinco (ZnO), através da introdução de defeitos mecânicos por nanoindentação. A estrutura cristalina estável do ZnO é do tipo wurtzita, de forte caráter anisotrópico já observado em relação a propriedades como piezoeletricidade e polarização espontânea. O mecanismo de deformação mecânica desses sistemas ainda não está bem esclarecido e são de vital importância na otimização de dispositivos optoeletrônicos. A extensão dos defeitos para cada orientação do cristal foi analisada via microscopia eletrônica de transmissão e correlacionada com o movimento de planos basais {0001} de forma divergente, em faces não polares (1100) e (1120), e ao movimento de planos piramidais {1011} de forma convergente para faces polares (0001) e (0001). A extensão da deformação induzida abaixo da superfície foi avaliada, onde foi possível identificar a formação de discordâncias do tipo parafuso que se propagam através do sistema de escorregamento (1120)(0001), se propagando de forma altamente localizada abaixo da superfície. O início da deformação plástica em monocristais é marcado por eventos plásticos súbitos (pop-ins). Estes eventos foram identificados e analisados em função da força e da extensão da deformação gerada. A topografia e forma das impressões residuais foi analisada usando microscopia de força atômica. Os defeitos observados no plano superficial tenderam a se propagar em direções preferenciais num processo induzido pela formação de zonas de tensão em torno da indentação. A formação de zonas de tensão trativa em uma dada direção aumenta a mobilidade das discordâncias, enquanto zonas de tensão compressiva agem contribuindo para o travamento. Estas zonas foram identificadas e a magnitude desta tensão foi estimada via catodoluminescência. Observamos também que a face polar (0001) apresentou um comportamento reativo, onde defeitos localizados abaixo da superfície foram revelados através do processo de limpeza. / [en] In this work, deformation mechanisms of polar and non-polar zinc oxide (ZnO) were studied by nanoindentation tests. The stable crystal structure of ZnO is the wurtzite with a strong anisotropic character observed in relation to the piezoelectricity and spontaneous polarization properties, for example. The mechanical deformation mechanisms of these sorts of materials are not yet fully understood, being of vital importance for optoelectronic devices optimization.For each ZnO crystallographic orientation, the induced defects damages were analyzed by transmission electron microscopy (TEM) and correlated with the slip of basal planes {0001} in the divergent directions for the both non-polar faces (1100) and (1120), as well as for the both polar faces (0001) and (0001). Screw perfect dislocations were identified by propagating through the slip system (1120)(0001). The beginning of plastic deformation in single crystals is marked by pop-ins events. Such events were identified and analyzed in function of the applied force and size. The residual impressions topography and shape were analyzed by atomic force microscopy (AFM). The observed defects on the surface were propagated in a preferred direction induced by stress components around the indentation. Tensile stress generation in a certain direction increases the dislocations mobility, while compressive stress contributes to pinning regions. Stress components were identified and their magnitudes were estimated by cathode luminescence method. The polar face (0001) showed a reactive behavior; some defects produced underneath the surface were revealed by samples cleaning process.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2015-11-09T08:20:51Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2082675 bytes, checksum: 58c1a3a770843da22f0822535a89707b (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-09T08:20:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2082675 bytes, checksum: 58c1a3a770843da22f0822535a89707b (MD5) Previous issue date: 2013-10-08 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nesse trabalho apresentamos o estudo das propriedades elétricas de sensores de amônia à base de polianilina, nomeadamente polianilina/poli(vinil sulfato de sódio) (PANI/PVS) e polianilina/pentóxido de vanádio (PANI/V2O5). São detalhadas as etapas de preparação dos dispositivos, desde a deposição dos filmes via técnica de automontagem layer-by-layer (PANI/PVS) e casting (PANI/V2O5), até a confecção dos eletrodos de tinta prata pela técnica silk-screen, o que gerou o baixo custo associado à fabricação dos sensores. Os sensores foram submetidos a diferentes concentrações de amônia e o comportamento da resposta elétrica foi avaliado por meio da técnica de espectroscopia de impedância (EI). Em nosso estudo, a EI foi utilizada como nova abordagem na caracterização de sensores de gás, que potencialmente pode ser estendida a outros dispositivos orgânicos como biossensores e línguas eletrônicas. A análise da EI permitiu também a identificação das contribuições condutivas e a ausência dos efeitos de eletrodos dos sensores, bem como estabelecer uma faixa ótima de frequência de operação. Foi observada que a estabilidade elétrica dos dispositivos aumentou cerca de 10% na faixa de frequência entre 10 Hz e 100 Hz em relação a medidas em corrente contínua. O tempo de resposta dos sensores submetidos à amônia foi menor quando comparado ao sensor comercial de referência, além de apresentarem boa reprodutibilidade e reversibilidade após algumas horas na ausência do gás. A impedância do sistema PANI/PVS medida em 100 Hz aumentou linearmente cerca de 300% quando a concentração de amônia variou de 0 a 30 ppm, enquanto para o sistema PANI/V2O5 o aumento foi de 120%. O estudo teórico-experimental da impedância complexa, ou do seu análogo em condutividade alternada e/ou admitância complexa, possibilitou a utilização do modelo fenomenológico Cole-Cole e dos modelos microscópicos RFEB e RFEB-G (distribuição discreta e não uniforme de barreiras de energia). Estes dois últimos modelos são baseados na teoria de salto dos portadores de carga e forneceram valores diferentes para o parâmetro de salto para cada um dos sistemas. / In this work it is presented the electrical properties of ammonia gas sensors based on polyaniline (PANI), particularly polyaniline/poly(vinyl sulfonic acid) (PANI/PVS) and polyaniline/vanadium pentoxide (PANI/V2O5). All the preparation steps of the devices are described, from the deposition of films via the layer-by-layer self- assembly (PANI/PVS) and casting (PANI/V2O5), to the fabrication of silver electrode structure via silk-screen technique. Note that these fabrication procedures led to the low cost of sensors. The sensors were submitted to different ammonia concentrations and the electrical response behavior was evaluated by impedance spectroscopy (IS) measurements. In this study, IS was used as a new approach to the gas sensors characterization and can potentially be employed by other organic devices such as biosensors and electronic tongues. The IS analysis also allowed to distinguish the conductive contributions and the absence of the electrode effects, as well as to establish an optimal frequency range of operation. We observed that in the frequency range 10 - 100 Hz the electric stability of the devices has increased in about 10% when compared to the direct current measurements. The response time of the PANI-based sensors was lower than the commercial reference sensor and exhibited good reproducibility and reversibility after few hours in ammonia gas absence. The measured impedance of system PANI/PVS at 100 Hz increased linearly about 300% when the ammonia concentration varied from 0 up to 30 ppm, while increased 120% for the system PANI/V2O5. The theoretical and experimental study of the alternating conductivity and the complex admittance of disordered solids allowed to use the Cole-Cole phenomenological approach, RFEB (Random Free Energy Barrier) and RFEB-G (discrete and non-uniform distributions of energy barriers) microscopic models. These two last models are based in the hopping charge carriers theory that provides different values of the parameter for each system.