Orientador: Maria José Santos Pompeu Brasil / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física "Gleb Wataghin" / Made available in DSpace on 2018-08-17T05:37:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GonzalezBalanta_MiguelAngel_M.pdf: 3522641 bytes, checksum: 4f38baba120bb574a54a03d7c1ebc335 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Nesta dissertação investigamos os efeitos dos íons de Mn na dinâmica do spin de elétron em poços quânticos de InGaAs/GaAs. Os poços têm um gás de buracos gerado por dopagens em suas barreiras, sendo uma dopagem tipo delta de Mn numa das barreiras e uma dopagem tipo delta de C, na outra. A densidade de buracos foi determinada mediante medidas de transporte e são consistentes com as densidades obtidas das energias de Stokeshift. Utilizamos diversas técnicas ópticas, como a fotoluminescência no modo contínuo (PL-CW) e resolvida no tempo (PL-RT), a fotoluminescência de excitação (PLE-CW), e o efeito Hanle óptico, sempre usando luz circularmente polarizada para excitação e analisando a polarização circular da luz emitida. Comparamos os tempos de vida ( ? ) e de relaxação do spin ( ? s) dos elétrons obtidos através destas técnicas e discutimos as diferenças intrínsecas destes métodos e o significado físico dos parâmetros fornecidos por eles. Analisamos também o efeito da presença dos íons de Mn, que são íons magnéticos, sobre os tempos vida e de spin dos elétrons em uma série de amostras com diferentes quantidades de Mn incluindo a amostra de referencia sem Mn. Os resultados encontrados revelam um limite para a concentração de Mn, para a qual ambos, ? e ? s, apresentam uma queda abruta. Surpreendentemente, esta queda não afeita o grau de polarização CW, pois a razão ?/? s que determina este parâmetro permanece basicamente constante para todas as amostras / Abstract: We have studied the effect of Mn ions on the spin-relaxation of electrons in a InGaAs/GaAs quantum well (QW). The QW has a two-dimensional hole-gas generated by doping the barriers, whereas one of the barriers has a Mn-planar layer and the other one, a C planarlayer. The hole densities were determined by Shubnikov-de-Haas oscillations and are consistent with the Stokes-shift energies obtained by optical measurements. We have performed continuouswave photoluminescence measurements (CW-PL), excitation photoluminescence (CW-PLE), timeresolved (TR-PL), and Hanle effect with circularly polarized excitation and detection. We compare the lifetime ( ? ) and the spin relaxation time ( ? s) obtained using those techniques and we discuss the differences between the various techniques and the physical meaning of those parameters. We also analyze the effect of Mn ions on ? s and ? for the series of samples with different Mn concentrations, including a reference sample with no Mn doping. The results revealed a threshold of Mn concentration at which both, and ? s, show a strong and abrupt fall. Surprisingly, this fall does not affect the CW effective polarization degree, since the ratio s that determines this parameter remains basically constant for all samples / Mestrado / Física da Matéria Condensada / Mestre em Física

Orientador: Francisco das Chagas Marques / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-05T00:47:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ChampiFarfan_AnaMelva_D.pdf: 65229004 bytes, checksum: 98d3b8d6ecf9c395993d20730f0013f7 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Nesta tese estudamos a influência da incorporação de nitrogênio nas propriedades termomecânicas e estruturais em matrizes de carbono amorfo hidrogenado (a-C:H) e não hidrogenado (a-C). Duas técnicas de deposição foram utilizadas para o crescimento dos filmes. Os filmes hidrogenados foram preparados utilizando um sistema de glow discharge e as não hidrogenadas foram preparadas por IBAD. Um estudo preliminar foi feito em função do bias e a pressão do metano CH4, com o objetivo de escolher duas condições para a incorporação de nitrogênio. Deste primeiro estudo foi observado um aumento do coeficiente de dilatação térnica dos filmes de a-C:H com o aumento das ligações sp2. A partir desta série, uma segunda série de amostras com matriz tipo diamond-like e graphite-like de a-C:H foram estudadas, nas quais observamos que independente da matriz, a incorporação de nitrogênio produz um aumento no coeficiente de dilatação térnica (CTE) de até 9x10-6 C-1 para cerca de 6% de nitrogênio, próximo do valor do CTE do grafite (8x10-6C-1). A influência do nitrogênio no carbono amorfo aumenta a geração das hibridizações sp e sp2, o qual facilita a fornação de clusters grafíticos dentro dos filmes de a-C:H:Nx. O empilhamento dos clusters e a influência destes no CTE dos filmes são amplamente discutidos, para o qual técnicas espectroscópicas como Raman, infravermelho e perda de energia dos elétrons (EELS) são estudadas nesta tese. Por outro lado, para ter uma visão mais clara da influência do N, amostras com matrizes não hidrogenadas de a-C foram preparadas pela técnica de IBAD. Com nesta técnica temos filmes de a-C:Nx com altas concentrações de nitrogênio (até ~30%). Foi observado que mesmo com altas concentrações de N, o CTE dos filmes de a-C:Nx não consegue atingir valores acima de 5xl0-6 C-1. Este fato, faz pensar que o hidrogênio cumpre um papel muito importante no ernpilhamento dos clusters grafíticos. A partir das medidas feitas pela técnica de TIB (o qual foi desenvolvido em nosso laboratório e utilizado para medir o stress, CTE e módulo biaxial dos filmes) e a Nanoindentação obtivemos separadamente o módulo de Young (E) e a razão de Poisson (v), nas três séries de amostras estudadas. Os resultados são discutidos como uma função dos tipos de hibridizações dos filmes de a-C:H, a-C:H:Nx e a-C:Nx / Abstract: In this work, we studied thenno mechanical and structural properties of hydrogenated amorphous carbon (a-C: H), hydrogenated carbon nitride (a-C:H:Nx) and carbon nitride (a-C:Nx) thin films. Two techniques were used to prepare the samples: glow discharge for depositing hydrogenated amorphous carbon (a-C:H) and carbon nitride (a-C:H:Nx) and ion beam assisting deposition (IBAD) for unhydrogenated amorphous carbon nitride (a-C:Nx) films. The curvature of the film/substrate composites was measured using the thermally induced bending (TIB) technique in order to determine the stress of the films. By varying the temperature and using films deposited in several different substrates one was able to obtain the coefficient of thermal expansion (CTE) and the biaxial modulus (E/(l-v)) of the films. Complementarily to this technique, we perfonned nanohardness measurements, which also allows to obtaining the elastic constant (E/(1-v2)) as well. Using both techniques, TIB and nanohardness, we determined, for the first time, separately the Young's modulus (E) and the Poisson's ratio (v) of a-C:H, a-C:H:Nx and a-C:Nx. These thermomechanical properties were investigated as a function of sp2-bond, or graphite's cluster, concentrations, using the following techniques: EELS, infrared spectroscopy, visible and ultraviolet Raman spectroscopy. The influence of the incorporation of nitrogen in the hydrogenated and unhydrogenated matrixes is discussed. We observed that the CTE of a-C:H depends strongly on the concentration of Sp2 sites approaching the value for graphite as the concentration tends to 100 %. The nitrogen incorporation increases the cluster formation in matrixes, inducing a substantial increase of the CTE of the fi1ms. On the other hand, in the matrix free of hydrogen it was observed that the CTE is not strongly influenced by the nitrogen concentration. These observations indicate that hydrogen plays an important role on the value of the CTE in amorphous carbon nitrogen films / Doutorado / Física da Matéria Condensada / Doutor em Ciências

Orientador: Carlos Alberto dos Reis Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-05T12:05:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cajueiro_JoaoPauloCerquinho_D.pdf: 1564955 bytes, checksum: 6ff645ea51f6ee2dcb9e7ab8db6363aa (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Uma nova técnica de compensação de temperatura para implementar tensões de referência em circuitos CMOS é descrita, desde o seu fundamento teórico até a comprovação experimental feita com amostras de circuitos integrados protótipos que a implementam. A ténica proposta se baseia no fato de que a tensão entre gate1, e fonte, VGS, de um transistor MOS pode tanto aumentar como diminuir com o aumento da temperatura, dependendo da corrente com que opera. Com base nisto, é possível empilhar n transistores, que estejam polarizados com uma corrente adequada de tal maneira que a queda de tensão sobre esta pilha de transistores, que tem amplitude nVGS, tenha, ao mesmo tempo, a mesma taxa de variação térmica que a tensão VGS produzida por um único transistor. Em tais condições, a diferença entre estas duas tensões é constante, tornando-se uma referencia de tensão. Uma implementação alternativa à pilha de transistores para produzir a tensão nVGS consiste num único transistor de gate ?utuante no qual a tensão VGS equivalente tem amplitude ajustável em campo. Diversos circuitos que se baseiam nesta técnica foram projetados e alguns deles fabricados em tecnologia CMOS 0,35 µm.O desempenho do melhor circuito fabricado atingiu coe?ciente térmico de 100 ppm/°C na faixa térmica de -40 a 120 °C. Outras configurações foram simuladas mostrando que é possível atingir coeficientes térmicos menores que 10 ppm/°C. O estado da arte é representado por referências de tensão que têm coeficientes térmicos de 1 ppm/°C na mesma faixa térmica em que se caracterizam os circuitos desenvolvidos. Tais referências de tensão se baseiam principalmente nos circuitos chamados de bandgap. Há também, um produto recente da empresa Intersil que utiliza um transistor que opera como memória análoga fornecendo uma tensão referência memorizada com altíssima estabilidade térmica. O princípio em que este produto se baseia, entretanto, é diferente do que está sendo proposto neste trabalho apesar do uso comum de um transistor de gate ?utuante. A contribuição deste trabalho não está no desempenho que as fontes de referência que se baseiam no princípio atingiram. Sua contribuição reside na forma como pode ser implementada, utilizando somente transistores MOS e no fato de que tem amplitude ajustável em campo. 1A palavra gate está sendo usada em toda extensão do texto, em lugar da palavra ¿porta¿, para identi?car o terminal de alta resistência de um transistor MOS / Abstract: A new technique of temperature compensation to implement a voltage reference in CMOS circuits is described, from theoretical basis to experimental evidence made with samples of integrated circuits prototypes that implement it. The proposed technique is based on the fact that the voltage between gate and source, VGS, of a MOS transistor can either increase as diminish with the increase of temperature, depending on the current with that it operates. Based in this, it is possible to pile up n transistors, that are polarized with an adequate current in such way that the voltage on this stack of transistors, that has amplitude nVGS, has, at the same time, the same thermal variation than the VGS voltage produced in only one transistor. In such conditions, the difference between these two voltages is constant, becoming a voltage reference. An alternative implementation to the stack of transistors to produce the nVGS volage consists of a ?oating gate transistor in which equivalent VGS has adjustable amplitude in ?eld. Diverse circuits that are based on this technique had been projected and some of them manufactured in technology CMOS 0,35 µm. The performance of the best manufactured circuit reached 100 ppm/°C of thermal coefficient in the thermal band of -40 to 120 °C. Other con?gurations had been simulated showing that it is possible to reach thermal coe?cients lesser that 10 ppm/°C. The state of the art is represented by voltage references that have thermal coefficients of 1 ppm/°C in the same thermal band where the developed circuits had been characterized. Such voltage references are mainly based on the circuits called bandgap. There is, also, a recent product of the Intersil company who uses a transistor that operates as analogical memory supplying a voltage reference memorized with highest thermal stability. The base principle of this product is, however, different of that being considered in this work despite the use of a ?oating gate transistor. The contribution of this work is not in the performance that the reference sources that are based on the principle had reached. Its contribution inhabits in the form as it can be implemented, only using MOS transistors and in the fact that it has adjustable amplitude in ?eld / Doutorado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Flavio Caldas da Cruz / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-06T01:07:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Figueira_DaviddaSilvaLeocadio_M.pdf: 3869897 bytes, checksum: 4f234a84a87a86465d0b4e90fa141658 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Esta tese apresenta o desenvolvimento de fontes de radiação coerente na região do azul baseadas em lasers semicondutores para excitar a transição de resfriamento e aprisionamento 1 S0-1P1 do Cálcio, em 423nm. Foi construído um laser de diodo em cavidade estendida emitindo em g =846 nm que foi empregado em uma configuração de Cavidade Estendida de Littman, estabilizada em freqüência pela técnica de Side-of-Fringe. Parte da potência deste laser foi amplificada por um amplificador óptico semicondutor. Potências superiores a 700mW em g =846nm foram obtidas. Parte desta potência do amplificador óptico (450mw) foi duplicada em frequência para g =423nm em um cristal de niobato de potássio(KNbO3), utilizado dentro de uma cavidade óptica ressonante com a freqüência do laser. A estabilização da cavidade óptica duplicadora de freqüência foi feita pela técnica de Hansch-Coulliaud . O sistema desenvolvido alcançou potências de 60mW de radiação coerente azul. Esta fonte laser portátil deverá ser utilizada para espectroscopia, resfriamento e aprisionamento de Cálcio / Abstract: This thesis presents the development of sources of coherent radiation in the blue region of the spectrum, based on semiconductors lasers, to excite the cooling and trapping 1S0-1P1 transition of neutral calcium atoms at 423nm. A diode laser emitting at g =846 nm was employed in an extended cavity Littman configuration, and stabilized in frequency by the Side-of-Fringe technique. Part of the laser power was amplified by an optical semiconductor amplifier. Output powers above 700mW at g =846nm were obtained. Part of this amplified power (450mW) was frequency doubled to g =423nm in a potassium niobate (KNbO3) crystal, placed inside a resonant optical cavity. The lock of the doubling optical cavity was made by the Hansch-Coulliaud technique. The developed system reached powers near 60mW of blue coherent radiation at 423nm. This portable laser source will be used for spectroscopy, cooling and trapping of calcium / Mestrado / Física / Mestre em Física

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / In this work the synthesis of MgCdS ternary semiconductor nanocrystal alloys has been carried out by aqueous route through a bottom-up approach, using conventional hydrothermal heating as well as in situ onto graphene matrices. In the synthesis of MgCdS nanocrystals, the effect of each reaction parameter on the spectroscopic properties was studied aiming to understand the possibilities to control the optical properties. Emission spectra of MgCdS samples obtained in the experiments designed to optimize reaction parameters exhibited a single emission band reflecting nanocrystal growth, with quantum yields as high as 85%. Based on the presence of two bands in absorption spectra as well as atomic absorption spectrometry (AAS) data it was possible to propose that nanocrystals are composed of Cd and Mg. Concerning the structural architecture, it has been proposed that nanocrystals show a core-shell structure with a diffuse interface. Data from AAS also showed that the final composition of nanocrystals is generally different from the initial reaction Cd:Mg proportion, as the metal precursors have distinct reactivities. Morphological analyses by transmission electron microscopy (TEM) of nanocrystals evidenced the predominance of spherical shapes and sizes below 4 nm. Studies of the formation of nanocrystal alloys with Mg1-xCdxS and Cd1-xMgxS composition, by ion exchange from the binary components MgS and CdS helped the discussion of spectroscopic behavior of the ternary system MgCdS. It was possible to confirm that the introduction of a second cation (Cd2+ or Mg2+) into each binary structure (MgS or CdS) is consistent with the observation of two absorption bands and only one emission band. The addition of graphene derivatives during the synthesis of MgCdS nanocrystals was carried out aiming to improve the properties of the materials, as well as providing a physical support to the nanocrystals, favoring future applications. The presence of graphene induced shifts in the emission bands to larger wavelengths concomitant with intensity reduction, which can be taken as evidence of interactions between the materials. The morphologies of composites were characterized by typical graphene sheets decorated with spherical nanocrystals. / Neste trabalho foram realizadas as sínteses de nanocristais (NCs) semicondutores ternários de MgCdS via síntese aquosa através da metodologia bottom-up, assistida por tratamento térmico hidrotermal convencional, além da síntese in situ de nanocompósitos de MgCdS em matrizes de grafeno. A síntese do nanocristal de MgCdS foi avaliada através do efeito da variação de cada parâmetro de síntese sobre as propriedades espectroscópicas do material, a fim de se compreender as possibilidades de controle das propriedades ópticas. Os espectros de emissão dos NCs de MgCdS, referente ao estudo de otimização dos parâmetros de síntese, apresentaram uma única banda de emissão intensa que reflete o crescimento do nanocristal, com rendimentos quânticos de fotoluminescência elevados, chegando a 85%. Com base na presença de duas bandas de absorção no espectro de UV-visível, bem como de dados de espectrofotometria de absorção atômica (AAS), pode-se inferir que os nanocristais são compostos pelos metais de Cd e Mg, propondo-se a hipótese de uma arquitetura caroço-casca com interface difusa. Os dados obtidos através de AAS mostraram também que, como os precursores tem reatividades distintas, a composição dos materiais formados tende a diferir da proporção Cd2+:Mg2+ utilizada na reação. As análises morfológicas realizadas por microscopia eletrônica de transmissão (TEM) permitiram verificar o contorno esférico e uniforme das nanoesferas e estimar o tamanho dos nanocristais, sendo abaixo de 4 nm. Estudos de formação de ligas do tipo Mg1-xCdxS e Cd1-xMgxS, por troca iônica a partir dos componentes binários MgS e CdS permitiram compreender melhor os dados espectroscópicos dos nanocristais formados introduzindo ambos precursores simultaneamente. Confirmou-se que a introdução do segundo cátion (Cd2+ ou Mg2+) em cada estrutura binária (MgS ou CdS) de fato causa a formação de duas bandas de absorção e somente uma de emissão. A implementação de derivados de grafeno na síntese do MgCdS foi realizada a fim de aprimorar as propriedades gerais do material, bem como de propiciar um suporte físico aos nanocristais de MgCdS, favorecendo aplicações. A presença do grafeno na síntese do nanocristal proporcionou deslocamento da banda de emissão para maiores comprimentos de onda com redução da intensidade luminescente, evidenciando interações entre os materiais. As morfologias dos compósitos apresentam folhas de grafeno decoradas com nanocristais esféricos. / São Cristóvão, SE

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Inorganic nanomaterials are a class of advanced materials, which have been widespread in both science and nanotechnology. The use of nanomaterials in several areas makes nanoscience an interdisciplinary field. Some challenges, such as the type of synthesis and toxicity control should be explored, mainly because those materials can be controlled at the nanometer level by means of the synthesis variables. In this work, we performed the synthesis of cadmium telluride (CdTe) nanoparticles with the surface capped by a mixture of organic thiol stabilizers such as mercaptopropionic acid (MPA), cysteine (CYS), glutathione (GLU), and biopolymer sodium alginate (ALG). Synthesis were performed by two distinct aqueous methods hydrothermal and reflux and the synthesis parameters such as pH and ratio Cd/Te/stabilizer were fixed based on the literature. The colloidal dispersions obtain present remain stable for at least 3 months (time observed so far). Optical absorption spectra of all mixtures of CdTe - stabilizers presented a red shift with increasing synthesis time, and furthermore, the position of this band was at a wavelength below the bulk CdTe (790 nm). The emission spectra in all cases were intense, with little difference between them. The diameter of the particles, calculated from an empirical equation from the of maximum absorption wavelength, were comparable compared to those obtained by X-ray diffraction (XRD) (Scherrer equation) as well as transmission electron microscopy (TEM). The results from the three techniques agreed very well for CdTe via reflux. However for hydrothermal synthesis it was not possible to determine the diameter of the particles by TEM due to morphology of nanostructured aggregates. The crystal structures as obtained by XRD indicating the incorporation of sulfur atoms in the CdTe structure, in agreement to the literature for this type of synthesis. Infrared spectroscopy confirmed the presence of organic stabilizers on the surface of CdTe. The morfology of samples identified by TEM/HRTEM was different depending on the method of syntesis aggregates for the hydrothermal samples and isolated particles for reflux samples so the mechanisms of nucleation and growth were proposed oriented attachment (OA) and Ostwald ripening (OR) for synthesis CdTe-hydrothermal and reflux, respectively. / Os nanomateriais inorgânicos são uma classe de materiais avançados, que vêm sendo difundidos tanto em ciência como em nanotecnologia. O uso destes materiais está localizado em diversas áreas de atuação, fazendo com que tal classe seja interdisciplinar. Alguns desafios como o tipo de síntese e a toxidade devem ser explorados, principalmente porque estes materiais podem ser controlados a nível nanométrico por meio das variáveis de síntese. Neste trabalho, foi realizada a síntese de nanopartículas de Telureto de Cádmio (CdTe) com a superfície coberta pela mistura de estabilizantes orgânicos tióis tais como, ácido mercaptopropiônico (MPA), cisteína (CYS) e glutationa (GLU) e o biopolímero alginato de sódio (ALG). Esta síntese foi realizada por dois métodos aquosos, via hidrotermal e refluxo, e os parâmetros de síntese como pH e relação Cd/Te/estabilizante foram fixos com base na literatura. As dispersões coloidais obtidas apresentaram-se com estabilidade coloidal por pelo menos 3 meses (tempo observado até o momento). Os espectros eletrônicos de absorção óptica de todas as misturas de CdTe-estabilizantes se apresentaram largos, com deslocamento para o vermelho com o aumento do tempo de síntese, e além disso, a posição desta banda estava em comprimento de onda abaixo do CdTe bulk (790 nm), indicando confinamento quântico. Os espectros de emissão em todos os casos foram intensos e com pouca diferença entre os mesmos. Os diâmetros das partículas foram calculados usando-se uma fórmula empírica, a partir do comprimento de onda máximo de absorção e comparado aos resultados obtidos por difratometria de raios X (XRD) (equação de Scherrer) e por microscopia eletrônica de transmissão (TEM). Os resultados das três técnicas corroboram entre si para as amostras de CdTe via refluxo. Contudo, no caso do hidrotermal, não foi possível determinar os diâmetros por TEM porque a morfologia foi de agregados nanoestruturados. As estruturas cristalinas forma obtidas por XRD, indicando a incorporação de átomos de enxofre na estrutura do CdTe, estando de acordo com a literatura para o tipo de síntese. A espectroscopia de infravermelho confirmou a presença dos estabilizantes orgânicos na superfície do CdTe. A morfologia identificada por TEM/HRTEM das amostras sintetizadas pelas duas sínteses foi diferente agregados para a síntese hidrotermal e partículas isoladas para refluxo sendo que os mecanismos proposto para nucleação e crescimento foram o oriented attachment (OA) e o Ostwald ripening (OR) para CdTe-hidrotermal e o CdTe-refluxo, respectivamente.

Orientador: Jacobus Willibrordus Swart / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-12T18:12:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Campos_FernandodeSouza_D.pdf: 2206636 bytes, checksum: f20b690f268876e5aef018b4b97266ac (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O trabalho apresentado nesta tese endereça dois importantes desafios impostos pela evolução da tecnologia CMOS, a diminuição da responsividade das junções e a redução da tensão de alimentação. Um fotodetector de alta responsividade e um sistema de imagem CMOS multiamostrado no domínio do tempo são propostos nesta tese. Como fototransistor de elevada responsividade propõem-se nesta tese o uso do Transistor Bipolar Lateral Controlado por Porta (GC-LBJT) operando como fototransistor de 4 terminais. Apresenta-se a análise do princípio de funcionamento e o desenvolvimento de um circuito equivalente CC. A fotoresposta do GC-LBJT é investigada em duas diferentes configurações, coletor-comum com tensão porta-base constante e emissor-comum com tensão porta-emissor constante. A característica da fotoresposta é associada às equações do dispositivo em ambas as configurações mostrando os principais parâmetros do dispositivo que determinam o ganho. Na configuração coletor-comum, a característica da fotoresposta varia de aproximadamente linear a sublinear por meio da tensão de controle VGB. Na configuração emissor-comum, o dispositivo apresenta fotoresposta sublinear e baixa excursão para toda faixa de tensão de controle (VGB) utilizada. Explorando a característica controlável do GC-LBJT em ambas as configurações, o fototransistor GC-LBJT pode apresentar ganho e responsividade maiores do que 10+6 e 10+4 A/W respectivamente. Propõe-se o método de múltipla-amostragem para sistemas de imagem CMOS no domínio do tempo. O pixel é composto por um comparador e um circuito de memória de um bit. O método de múltipla-amostragem no domínio do tempo permite reduzir o circuito de memória integrado ao pixel de 8 bits tipicamente para um único bit. O resultado da amostra armazenado na memória de um bit no pixel é lida externamente de forma síncrona e o valor do sinal do pixel é codificado de acordo com o instante da amostra no tempo. O número de bits e a velocidade de operação do circuito limitam a dimensão máxima da matriz. Além disso, este trabalho apresenta a influência da não-linearidade da capacitância do fotodiodo na característica da fotoresposta dos sistemas de imagem CMOS no domínio do tempo. Estudo do comportamento do ruído de padrão fixo e o temporal em sistema de imagem no domínio do tempo também são apresentados / Abstract: This thesis adresses two important challenges imposed by CMOS technology trends, the reduction of the junctions's responsivity and voltages levels. A new photodetector with high responsivity and a multi-sampling time domain image system are investigated. This thesis proposes to use the gate controlled lateral bipolar junction transistor (GCLBJT) as a four terminal phototransistor as photodetector with high responsivity. This work presents the photopolarization principle, gain current mechanism of the GC-LBJT in conjuction with DC equivalent circuit development. The GC-LBJT photo response is analysed in two different configurations, common colector with constant gate-base voltage and common emmiter with constant gate-emitter voltage. The photoresponse is related to device equations in both configurations. In the common colector with constant gate-base voltage configuration the photo response characteristic changes from linear to sublinear according to the VGB control voltage. In the common emmiter configuration, the device presents sublinear photo response and small changes for full range of the VGB control voltage used. Exploring the GC-LBJT controllable characteristic, the GC-LBJT phototransistor presents high and controllable gain all over the range of irradiation used, for both configurations. The multi-sampling method for time domain CMOS image systems is proposed. The pixel's architecture is composed by a comparator and a single bit memory circuit. The multisampling method in time-domain allows reducing memory circuits integrated per pixel with eight bit tipically to a single bit. The sample result stored in the single bit memory of the pixel is externally read in a synchronous way and the pixel signal value is coded according to the sampling instant. The number of the bits and the speed of circuit's operation define the upper limit of the matrix size. In addition, this work presents the influence of non-linearity on photoresponse characteristic for systems operating in time domain. The behavior of fixed and temporal pattern noise study in time domain image system is also presented / Doutorado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Italo Odone Mazali / Dissertação ( mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-13T04:18:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Correa_DeleonNascimento_M.pdf: 2416044 bytes, checksum: 1853938c864df0a03a91908eb0f6353b (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Este trabalho reporta o estudo e o desenvolvimento da metodologia de síntese e de caracterização de nanopartículas isoladas e nanopartículas heteroestruturadas caroço@casca (NCC) envolvendo os óxidos semicondutores (TiO2, CeO2 e SnO2) impregnados em suporte poroso funcional (vidro poroso Vycor ¿ PVG). Empregou-se a metodologia de Ciclos de Impregnação-Decomposição (CID) alternados de compostos metalorgânicos, a partir da técnica de decomposição de precursores metalogânicos (MOD). A metodologia CID prosseguiu com a impregnação dos compostos metalorgânicos di-(propóxido)-di-(2-etilhexanoato) de titânio (IV) [Ti(OnPr)2(hex)2], 2-etilhexanoato de cério (III) [Ce(hex)2] e 2-etilhexanoato de estanho (II) [Sn(hex)2] no PVG em condições controladas. Os estudos das curvas de ganho de massa cumulativo em função de cada CID evidenciaram que para 3 CID os sistemas responderam com um ganho cumulativo de massa de 17,5% (PVG/3SnO2), 4,3% (PVG/3CeO2) e 2,5% (PVG/3TiO2) com a concentração inicial dos precursores de partida de 0,75 molL. O efeito de confinamento quântico foi descrito pelo Modelo da Aproximação da Massa Efetiva (MAME), observado experimentalmente na borda de absorção dos espectros de refletância difusa, DRS, e pelo Modelo de Confinamento de Fônons (MCF), no deslocamento dos modos vibracionais nos espectros Raman. O tamanho de cristalito para a amostra PVG/3TiO2 por TEM e Raman/MCF foi de 4,7 e 4,9 nm, respectivamente, mostrando boa aproximação. O sistema PVG/xTiO2 apresentou variações sistemáticas (blue shift) da energia da banda proibida (Eg*) do TiO2 (óxido de titânio anatásio) nos espectros DRS, evidenciando que Eg* é uma função direta do tamanho de partícula (Eg* = f(2r)) e da metodologia CID. O raio de Bohr, aB, descrito na literatura para a aplicabilidade do MAME ao sistema PVG/xTiO2 não reproduziu a função Eg* = f(2r) de acordo com os resultados TEM. A Partir dos espectros Raman e DRS e os dados teóricos MCF, realizou-se a determinação empírica do aB de 6,4 nm para os cristalitos de TiO2 impregnados no PVG, constituindo nova metodologia para determinação do tamanho de cristalito das amostras PVG/xTiO2. A aplicabilidade do MAME ao sistema PVG/xCeO2 não ofereceu sucesso, pois os cristalitos de CeO2 sofrem acoplamento elétrons-fônons sofrendo um red shift da borda de absorção do espectro DRS. A média de tamanho de cristalito obtida por TEM e estimado por espectroscopia Raman e associado ao MCF está em torno de 5,0 nm para amostras de PVG/5CeO2 0,75-1,0 molL do precursor Ce(hex)3. Os resultados obtidos por DRS para o sistema PVG/xSnO2 demonstraram que o efeito de confinamento quântico ocorre apenas para precursores de concentração abaixo de 0,25 molL. A média de tamanho encontrado para as imagens TEM das amostras PVG/1SnO2 0,10 molL e PVG/1SnO2 0,25 molL é de 3,5 e 5,8 nm e a associação DRS/MAME 3,8 e 4,6 nm, respectivamente. Sobre a obtenção das NCC, as amostras PVG/xTiO2@yCeO2 e PVG/xCeO2@TiO2 (x = 3, 5 e 7 e y = 3, 5 e 7) demonstraram mudança da inclinação da reta de ganho de massa cumulativo após a alternância dos precursores Ti(OnPr)2(hex)2 e Ce(hex)3 A partir das estimativas das Eg* para as amostras PVG/3TiO2@xCeO2 (x = 1, 2 e 3) comparadas com as amostras PVG@xCeO2, relacionou-se tais energias com a formação das NCC. A NCC PVG/3TiO2@3CeO2, 0,75 molL apresentou tamanho de cristalito de 6,9 nm, constituindo um caroço de TiO2 de até 4,7 nm (Raman/MCF, TEM e DRS/MAME) e uma casca de CeO2 inseridos pelos 3 CID do precursor de cério (PVG/3CeO2 constitui 4,1 nm pelo MCF) nucleando sobre o caroço PVG/3TiO2 corroborando com os dados descritos pelo ganho de massa cumulativo com a mudança da inclinação da reta. Observou-se que o sistema PVG/5CeO2@3TiO2 constituiu uma borda de absorção em torno 3,23 eV, sendo uma evidência qualitativa do recobrimento e a formação de NCC PVG/5CeO2@3TiO2, pois, se as nanopartículas PVG/5CeO2 não estivessem sido encapadas ver-se-ia uma borda de absorção correspondendo a PVG/5CeO2 em torno de 3,17 eV. O sistema PVG/xCeO2@yTiO2 (x = 3, 5 e 7 e y = 3, 5 e 7) foi estudado por espectroscopia Raman. Os resultados mostraram deslocamentos sistemáticos do modo vibracional Eg do TiO2 dependentes da espessura da casca e a estabilização da banda T2g do CeO2 no caroço. Espectros Raman do sistema PVG/xTiO2@yCeO2 (x = 3, 5 e 7 e y = 3, 5 e 7) demonstraram a formação de bandas muitos deslocadas, quando o CeO2 se encontra na casca / Abstract: This work reports the development of a synthesis and characterization methodology for isolated nanoparticles and core-shell heterostructures nanoparticles (CSN), involving the semiconducting oxides (TiO2, CeO2 and SnO2) impregnated into a functional porous support (porous Vycor glass - PVG). The alternated impregnation¿decomposition cycle (ICD) methodology was applied from metallo-organic precursors by the used metalloorganic decomposition (MOD) technique. The ICD methodology used Ti (IV) di-(n-propoxy)-di-(2-ethylhexanoate) [Ti(OnPr)2(hex)2],.Ce(III) 2- ethylhexanoate [Ce(hex)3] and Sn(II) 2-ethylhexanoate [Sn(hex)2] impregnation into PVG in controlled conditions. The studies of the cumulative mass gain curves as functions of each ICD evidenced that, for 3 ICD, the systems had cumulative mass gains of 17.5% (PVG/3SnO2), 4.3% (PVG/3CeO2) e 2.5% (PVG/3TiO2) with initial precursor concentrations of 0.75 mol L. The quantum size effect was described by the effective mass approximation model (EMAM), observed experimentally in the absorption edge of the diffuse reflectance spectra (DRS), and by the phonon confinement model (PCM), in the vibrational modes of the Raman shift. The PVG/3TiO2 sample crystallite size was determined by TEM and Raman/PCM to be 4.7 and 4.9 nm, respectively, showing a good approach. The PVG/xTiO2 system showed systematic blue shift variations in the band gap energies (Eg*) in DRS spectra, showing that Eg* is a particle size function (Eg* = f(2r)) and ICD methodology. The Bohr radius (aB), described in literature for the EMAM application, did not describe the Eg* = f(2r) function for the PVG/xTiO2 system, in concordance with TEM data. From Raman and DRS spectra associated with PCM data, followed by the empirical aB determination for TiO2 (anatase titanium oxide) crystallites impregnated in PVG found to be 6.4 nm, constituting important methodology for crystallite size determination in PVG/xTiO2 samples. The EMAM on the PVG/xCeO2 system was not successful, the CeO2 crystallites suffers a red-shift in the DRS absorption edge as a result of effects arising from electron¿phonon coupling. The average crystallite size from TEM data and estimated by Raman spectroscopy associated with PCM are found to be around 5.0 nm for PVG/5CeO2 (0.75-1.0 mol L precursor concentration) samples. The DRS results for the PVG/xSnO2 system demonstrates that the quantum size effects occurs only below 0.25 molL precursors concentrations. The PVG/1SnO2 0.10 mol L and PVG/1SnO2 0.25 mol L average size found from TEM images were 3.5 and 5.8 nm, respectively, and the DRS/EMAM showed 3.8 and 4.6 nm, respectively. The PVG/xTiO2@yCeO2 and PVG/xCeO2@TiO2 (x = 3, 5 e 7 and y = 3, 5 e 7) CSN samples demonstrated an inclination change of the cumulative mass gain line with the Ti(OnPr)2(hex)2 and Ce(hex)3 precursor alternation. From the estimated Eg* for the PVG/3TiO2@xCeO2 (x = 1, 2 e 3) samples compared with PVG@xCeO2 samples, it was possible to relate the energies with the CSN formation. The PVG/3TiO2@3CeO2, 0.75 mol L CSN present a particles size of 6.9 nm, constituting a TiO2 core around 4.7 nm (Raman/PCM, TEM and DRS/EMAM) and a CeO2 shell insert from 3 ICD from cerium precursor (PVG/3CeO2 presents 4.12 nm by PCM). The data suggest that the CeO2 shell nucleated around the PVG/3TiO2 core, corroborating with the inclination change of the cumulative mass gain line. It was observed that the PVG/5CeO2@3TiO2 system presents an absorption edge around 3.23 eV. This shows qualitative evidence about the PVG/5CeO2@3TiO2 CSN formation. Therefore, if the PVG/5CeO2 core is not covered, it will show an absorption edge around 3.17 eV. The PVG/xCeO2@yTiO2 (x = 3, 5 e 7 e y = 3, 5 e 7) system was studied by Raman spectroscopy. The results showed systematic shifts in TiO2 A Eg band dependent for the TiO2 shell thickness and the CeO2 T2g band stabilization related to the CeO2 covered in the core. Raman spectra on the PVG/xTiO2@yCeO2 (x = 3, 5 e 7 e y = 3, 5 e 7) system showed a big band shift when CeO2 was in the shell / Mestrado / Quimica Inorganica / Mestre em Química

Orientadores: Jacobus Willibrordus Swart, Jader Alves de Lima Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-08T17:33:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Agostinho_PetersonRibeiro_M.pdf: 4830694 bytes, checksum: d3db6a2118db3df2774037e49df52865 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Este trabalho descreve o procedimento de projeto de amplificadores operacionais rail-to-rail em tecnologia CMOS. Para isto, foram objetos desse processo quatro configurações distintas. As quatro topologias utilizam estágio de entrada rail-to-rail com controle de gm e estágio de saída classe-AB com controle de corrente quiescente. Como especificação para as três primeiras configurações estão tensão de alimentação de ± 0.9V, ganho de manha aberta em baixas freqüências de 60dB e freqüência de ganho unitário de 4MHz para uma carga externa de 10k? em paralelo com 10pF. A quarta configuração é uma nova topologia adaptada para que os transistores operem na região de inversão fraca, com o objetivo de reduzir o consumo de potência. Como especificação para esta configuração temos tensão de alimentação de ± 0.75V e minimização do consumo de potência. Os resultados obtidos a partir dos protótipos fabricados em tecnologia CMOS 0.35µm foram próximos às especificações. Uma placa de circuito impresso foi implementada para caracterização dos amplificadores e, além disso, foi utilizado nessa placa um amplificador comercial para realizar comparações / Abstract: This dissertation describes the process of designing rail-to-rail operational amplifiers in CMOS technology. To accomplish this, the author focused on four distinct structures. The four topologies have rail-to-rail input stage with gm-control circuit and Class-AB output stage with quiescent-current control. The specification of three configurations included the nominal power supply of ± 0.9V, minimum open-loop low-frequency gain of 60dB and unity-gain frequency of 4MHz driving an external load of 10k? in parallel with 10pF. The fourth one is a new topology adapted to operate with transistors in weak inversion, in order to decrease the power consumption. The specification included nominal power supply of ± 0.75V and minimization of power consumption. Prototypes of the amplifiers were fabricated in 0.35µm CMOS technology and the results were in good agreements with the specifications. A printed circuit board was implemented to test the amplifiers and, additionally, was inserted a commercial amplifier, to make comparisons / Mestrado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Gilberto Medeiros Ribeiro, Jose A. Brum / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-11T11:03:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FernandezSiles_PabloRoberto_M.pdf: 9728988 bytes, checksum: 0fd358f0e4752f26b8ebfa6e4a5e3c5a (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: A Oxidação anódica local em substratos tanto semicondutores quanto metálicos através do Microscópio de Força Atômica tem surgido ao longo dos últimos anos como uma das técnicas de litografia mais confiáveis e versáteis para a fabricação de dispositivos e estruturas em escala nanométrica. Embora aspectos fundamentais, como a dinâmica envolvida no processo de oxidação anódica em relação a diferentes parâmetros de controle, é ainda objeto de estudo. Pretende-se neste trabalho realizar uma caracterização de diferentes processos de litografia por AFM, com o objetivo de obter um melhor entendimento da cinética envolvida na oxidação assim como também determinar e quantificar a influência dos principais parâmetros de controle envolvidos no processo. Através de um processo de oxidação dinâmico, onde a ponta do microscópio encontra-se em movimento sobre a superfície da amostra durante o processo de oxidação, são determinadas as taxas de formação das estruturas de óxido em relação a parâmetros como a tensão aplicada na interface ponta-amostra, a umidade e a velocidade de varredura do microscópio. Finalmente, implementa-se a técnica para a fabricação de dispositivos em pequena escala. A construção de dispositivos passa por duas etapas de litografia, uma de ajuste grosso de padrões microscópicos, uma de ajuste fino onde linhas e demais geometrias são gravadas em uma escala de dezenas de nanômetros. O objetivo neste trabalho é de se fazer ambos os passos, sendo que a litografia fina será realizada por litografia por oxidação anódica local através do microscópio de força atômica. Para a definição das estruturas em escala nanométrica é proposta aqui, uma estrutura de duas camadas (PMMA-Ge), utilizada como resist. O sistema a ser estudado centra-se primeiramente nos pontos quânticos auto-formados (QDs). Pretende-se, em se integrando esta litografia e o crescimento de QDs, reunir o melhor de cada um destes processos, a precisão da litografia por oxidação anódica local e as propriedades eletrônicas limpas dos QDs, de maneira a estudar as propriedades eletrônicas de um pequeno número de QDs isolados / Abstract: Local Anodic Oxidation of conducting and non-conducting substrates by means of Atomic Force Microscopy has raised in the last years as a solid and versatile lithographic technique for fabrication of devices and structures in a nanometric scale. Although, fundamental aspects, as the kinetics involved during the oxidation, are still under study. The objective of this work is to develop a characterization process of this AFM lithographic technique aiming not only to obtain a better understanding of the kinetics involved in the oxidation process but also be able to determine and quantify the influence of the main processing parameters that control the anodic oxidation reaction in the probe-sample interface. By means of a dynamic oxidation process, where the AFM probe is scanning the sample's surface during the oxidation process, we determine the volumetric growth rates of the oxide patterns as a function of the applied voltage in the probe-sample interface, the humidity and the scanning rate of the microscope. As an example of the potential of this technique, it is implemented for the fabrication of devices in a sub-micrometric scale.The fabrication of nano-scaled devices is developed by means of two stages of lithography, first a course adjustment of microscopic patterns and then a fine adjustment where lines and other geometries are patterned in a scale of dezens of nanometers. The goal of this work is to develop both processes. Fine lithography will be done by means of local anodic oxidation (LAO oxidation) with an Atomic Force Microscopy (AFM). A two-layer (PMMA-Ge) resist structure is proposed here for de½nition of structures in a nanometric scale. The system to be studied is essentially based on the self-assembled quantum dots (QDs). The idea of the implementation of LAO oxidation and growth of QDs is to obtain the best performance of each of these processes, the high precision of local anodic lithography and the clean electronic properties of the QDs, aiming to study electronic properties of a small number of isolated QDs / Mestrado / Física da Matéria Condensada / Mestre em Física