O carbeto de silício (SiC) apresenta várias propriedades extremamente interessantes para a fabricação de dispositivos eletrônicos submetidos a condições extremas como alta temperatura (300 a 600 °C), alta frequência e alta potência. Além disso, é o único semicondutor composto que, reagindo com o oxigênio, forma um óxido isolante estável, o SiO2. No entanto, as propriedades elétricas de estruturas de SiO2/SiC são degradadas pela alta concentração de estados eletricamente ativos na interface dielétrico/semicondutor. Tal característica representa uma barreira para a fabricação de dispositivos baseados nesse material. Nesta tese foram comparadas e analisadas as propriedades de estruturas SiO2/4H-SiC obtidas por diferentes processos de oxidação térmica. As estruturas resultantes foram caracterizadas por medidas de corrente-tensão, capacitância-tensão e condutância ac de alta frequência, espectroscopia de fotoelétrons induzidos por raios-X, análise por reação nuclear e microscopia de força atômica. O uso dessas técnicas analíticas visou a correlacionar o comportamento elétrico das estruturas obtidas com suas propriedades físico-químicas como, por exemplo, composição e estrutura química do óxido formado. Os resultados evidenciam diferenças específicas entre os ambientes de oxidação e temperaturas aos quais as amostras foram submetidas, com uma forte distinção entre 4H-SiC tipo-n e tipo-p. Em geral, amostras do substrato tipo-n apresentaram menores quantidades de defeitos na interface SiO2/SiC em comparação com as do tipo-p. Foram identificados comportamentos relacionados a defeitos no óxido, próximos à interface, responsáveis pela captura de portadores majoritários provenientes do semicondutor. Ficou evidente que alguns ambientes e temperaturas de oxidação beneficiam a interface em detrimento da qualidade do filme de óxido e vice-versa. Uma atmosfera de oxidação alternativa, utilizando H2O2 como agente oxidante, foi proposta. Tal processo mostrou-se eficaz na redução da quantidade de estados eletricamente ativos na interface em estruturas tipo-n através da conversão de compostos carbonados em SiO2 no filme dielétrico formado. / Silicon carbide (SiC) presents many advantageous properties for electronic devices designed to work under extreme conditions such as high-temperature (300 ~ 600 °C), high-frequency, and high-power. In addition, the formation of an insulating oxide layer (SiO2) by thermal oxidation is an attractive property for the microelectronics industry. Nevertheless, large densities of interface states at the SiO2/SiC interface degrade electrical properties of the resulting structure. Such states are responsible for undesirable effects which hamper the development of SiC-based devices. In this thesis, the properties of SiO2/4H-SiC structures obtained by distinct oxidation processes where analyzed and compared. The resulting structures where characterized by currentvoltage, high-frequency capacitance-voltage and ac conductance, X-ray photoelectron spectroscopy, nuclear reaction analysis, and atomic force microscopy. Such techniques were employed in order to correlate electrical and physico-chemical properties of the formed structures like composition and chemical bonding of the oxide layer. Results evidence differences among samples prepared under several oxidation atmospheres and temperatures, with a strong distinction among n- and p-type 4H-SiC. Overall, p-type samples presented larger values of interface states densities in comparison with their ntype counterparts. Near-interface traps in the oxide layer, responsible for capture of majority carriers from the semiconductor substrate, were identified. We could evidence that some oxidation conditions improve the bulk properties of the oxide layer, at the same time that they degrade the SiO2/SiC interface quality, and vice versa. An alternative oxidation process using H2O2 as oxidizing agent was proposed. Such process has shown to reduce the amount of electrically active defects at the interface in n-type samples by converting carbonaceous compounds in SiO2 in the formed dielectric layer.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-09-11Bitstream added on 2014-06-13T20:09:51Z : No. of bitstreams: 1 santelo_tn_me_ilha.pdf: 2212208 bytes, checksum: a764ab5d18d16ce24639a45f6f1553bd (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho apresenta um novo conversor PWM monofásico CA-CC, com um único estágio de retificação e correção do fator de potência, utilizando a célula de comutação de três estados. É demonstrado o conversor proposto empregando duas destas células, em substituição as configurações convencionais de duplo estágio, um estágio retificador e outro pré-regulador. A célula de comutação de três estados é composta basicamente por dois interruptores ativos, dois passivos e dois indutores acoplados magneticamente. A topologia desta célula permite que apenas metade da potência de entrada seja processada pelos interruptores ativos, reduzindo assim a corrente de pico sobre estes à metade do valor da corrente de pico da entrada, tornando importante para aplicações em potências mais elevadas. O volume dos elementos reativos (indutores e capacitores) é reduzido, pois, por características topológicas, a freqüência da ondulação da corrente e da tensão é o dobro da freqüência de operação dos interruptores, sendo assim, possível operar o conversor com menores freqüências, diminuindo consequentemente as perdas na comutação. As perdas totais são distribuídas entre todos semicondutores, facilitando a dissipação de calor. O paralelismo dos interruptores é muito atraente para a configuração do circuito estudado, possibilitando o uso de interruptores mais baratos. Outra vantagem é possuir uma menor faixa de operação na região de descontinuidade, ou seja, a faixa de operação no modo de condução contínua é ampliada. É realizado um estudo do conversor boost CC-CC operando com razão cíclica (0 < D < 0,5) e (0,5 < D < 1). Em seguida este conversor é empregado, operando em toda faixa de variação da razão cíclica (0 LÜD LÜ1), no conversor CA-CC de estágio único. O circuito do conversor em questão funciona em malha fechada utilizando o circuito integrado UC3854 para... / This work presents a new AC-to-DC PWM single-phase converter, with only one stage including rectification and power factor correction, using the three-state switching cell. It is demonstrated the proposed converter using two of these cells, instead of the conventional configurations that use a rectifier stage and a high-frequency pre-regulator. The three-state switching cell comprises two active switches, two diodes and two coupled inductors. In this topology only part of the input energy is processed by the active switches, reducing the peak current in these switches in a half of the peak value of the input current, making this topology suitable to the operation in larger power levels. The volume of the power reactive elements (inductors and capacitors) is also decreased since the ripple frequency on the output is twice the switching frequency. For a smaller operating frequency, the switching losses are decreased. Due to the topology of the converter, the total losses are distributed among all semiconductors, facilitating the heat dissipation. The parallelism of switches is very attractive for the studied configuration, facilitating the use of cheaper switches. Another advantage of this converter is the smaller region to operate in discontinuous conduction mode or, in other words, the operation range in continuous conduction mode is enlarged. It is developed a study of the DC-to-DC boost converter operating with duty (0 < D < 0,5) and (0,5 < D < 1). Then, this converter was used in full variation range of the duty-cycle (0 < D < 1) in the AC-to-DC single-stage converter. The circuit of this issue converter works with a feedback control line using the integrated circuit UC3854 to do the control in continuous conduction mode for input current with instantaneous average mode. Besides the mathematical analysis and development through...

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:35:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1879397 bytes, checksum: c16c14d3a2ba0d1c37de13950124ee9d (MD5) Previous issue date: 2013-03-06 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In the last decade, the growth of quantum dots has been studied with great interest in order to learn more about the basic physics of zero dimensional confinement and also due to their application in optoelectronic devices. The quantum dot energy levels can be controlled by changing the size, shape and material used, therefore its morphology plays an important role in determination of optical and electronic properties. In this study we used the molecular beam epitaxial technique (MBE) for producing CdMnTe quantum dots on silicon (111) substrates. To produce the samples, substrate temperature, growth time and manganese concentration were varied. The morphological and structural properties of the samples were analyzed by Atomic Force Microscopy (AFM) at the Laboratório Nacional de Nanotecnologia and by x- ray diffraction using the XRD2 beam line of the Laboratório Nacional de Luz Síncrontron (LNLS), in Campinas. The results showed that the substrate temperature influences the size dispersion of the islands, the growth time changes the size and the quality and the concentration of manganese affects mainly the quality of the quantum dots. / Na última década, tem-se estudado com grande interesse o crescimento de pontos quânticos com o intuito de conhecer mais sobre a física básica do confinamento zero dimensional e também devido a sua aplicação em dispositivos óptico-eletrônicos. Os níveis de energia podem ser controlados mudando o tamanho, a forma e o material utilizado, sendo assim a morfologia do ponto quântico desempenha um papel importante na determinação das propriedades ópticas do material estudado. Neste trabalho foi utilizada a técnica de crescimento epitaxial por feixe molecular (MBE) para a produção de pontos quânticos do semicondutor magnético diluído CdMnTe sobre substratos de silício (111). Para a produção das amostras, foram variados a temperatura do substrato, o tempo de crescimento e concentração de manganês. As propriedades morfológicas e estruturais das amostras foram analisadas através de Microscopia de Força Atômica (AFM) no Laboratório Nacional de Nanotecnologia, e através de difração de raios-x utilizando a linha XRD2 do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), em Campinas. Os resultados mostraram que a temperatura do substrato influencia na dispersão de tamanhos das ilhas, o tempo de crescimento altera o tamanho e a qualidade e a concentração de manganês influencia principalmente a qualidade dos pontos quânticos.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:14:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 parte1.pdf: 1564749 bytes, checksum: f636c3379c524ad8d77d3be5f44c4c36 (MD5) Previous issue date: 2010-06-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / We analyze the dynamics of semiconductor lasers radiation frequency when these lasers are subject to different conditions of optical feedback, and we demonstrate how it is possible to control the emission frequency using the different configurations explored. In the first system studied a semiconductor laser is fed back with light which polarization is orthogonal to the output polarization, spectrally filtered by a cesium atomic vapor. This system, besides presenting an effective technique to stabilize the laser frequency and reduce the laser linewidth, was the first to exhibit frequency bistable and multistable optical regimes with amplitude practically constant. This unique feature opens the way for applications in all-optical FM logical devices. The bistable and multistable regimes are interpreted through a phenomenological model, and, for the bistable regime, we discuss a rate equation model, built taking in account thermal effects and gain saturation. We also present an all-optical frequency switch, the first of his kind. The second system is used to investigate the behavior of the emission frequency of a semiconductor laser with an external cavity, inside which is placed an atomic filter. For different values of the injection current we observe the laser frequency locking in the atomic line, bistability and reproducible frequency instabilities. / Estudamos a dinâmica em frequência da radiação emitida por lasers semicondutores submetidos a diferentes condições de realimentação ótica e demonstramos como é possível o controle da frequência de emissão pelo uso das diferentes configurações exploradas. No primeiro sistema estudado, um laser semicondutor é realimentado por luz com polarização ortogonal á de saída, filtrada espectralmente por vapor atômico de césio. Além de apresentar uma técnica efetiva para estabilização da frequência laser e redução de largura de linha, esse foi o primeiro sistema a exibir regimes de biestabilidade e multiestabilidade ótica exclusivamente em sua frequência, ou seja, com amplitude constante. Essa característica única abre caminho para aplicações desta técnica em dispositivos lógicos FM do tipo tudo ótico . O aparecimento desses regimes é analizado através de um modelo fenomenológico e, para o caso biestável, construímos também um modelo de equações de taxa, onde levamos em conta efeitos térmicos e de saturação de ganho no laser semicondutor. Como aplicação dessa técnica apresentamos o funcionamento de uma chave em frequência do tipo tudo-ótico , a primeira deste gênero. O segundo sistema experimentalmente investigado foi concebido para produzir um comportamento dinâmico da frequência de um laser semicondutor com cavidade estendida quando um filtro atômico é posicionado dentro dessa cavidade. Para diferentes valores da corrente de injeção observamos o travamento da frequência laser na linha atômica, biestabilidade e instabilidades não aleatórias.

A busca por materiais que possam ser modificados em nível molecular tem sido o alvo de numerosas pesquisas no mundo. Desta maneira, as técnicas de fabricação de filmes finos se destacam devido à possibilidade de se reduzir custos e melhorar a eficiência de sistemas como, por exemplo, os fotossensíveis. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi a obtenção e caracterização de filmes finos através da técnica de automontagem (técnica "camada por camada" ou Layer-by-Layer). Os filmes foram depositados sobre diversos substratos (lamínula de vidro, silício e poliestireno). Nesse trabalho foram depositados dois conjuntos diferentes de multicamadas combinados com duas proporções diferentes de cada sistemas de soluções. O sistema catiônico foi composto pela solução do polieletrólito orgânico PDDA e a solução coloidal do semicondutor inorgânico seleneto de cádmio (CdSe). O sistema aniônico foi composto por solução do poli(ácido acrílico) (PAA) e solução de óxido de titânio (TiO2), respectivamente. Os materiais utilizados para a obtenção dos filmes e os filmes finos nanoestruturados produzidos foram caracterizados por meio de diversas técnicas. As regiões de absorção das soluções coloidais inorgânicas foram determinadas por espectroscopia de absorção molecular no ultravioleta-visível (UV-Vis) e apresentaram absorção em 320 nm (TiO2) e 440 nm (CdSe). O diâmetro das nanopartículas inorgânicas de TiO2 e de CdSe foram mensurados por difração de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de transmissão (MET), revelando valores em escala nanométrica. Observou-se no difratograma do pó nanoparticulado de TiO2 que a fase predominante no mesmo é a anatase, e que houve uma sobreposição dos picos de maior intensidade do TiO2 e do CdSe, ambos em 2q = 25,3°. O espectro de refletância difusa (RDUV-Visível) dos filmes automontados apresentou valores compatíveis com as das soluções formadoras dos filmes, indicando que os mesmos apresentam aplicação em dispositivos fotossensíveis. Através dos comprimentos de onda obtidos a partir das técnicas de UV-Vis e RDUV-Vis foi possível estimar os valores de energia de bandas proibidas (Ebg) para os semincondutores TiO2 e CdSe. As espessuras dos filmes foram determinadas pelas técnicas de perfilometria e por microscopia eletrônica de varredura (MEV), e encontram-se na ordem de grandeza micrométrica. Pelas micrografias de MEV foi possível avaliar a superfície dos filmes que revelaram alta rugosidade, formação de ilhas de TiO2 e aglomeração de grãos esféricos (Se). Nas imagens de MET, observou-se a distribuição das nanopartículas dos semicondutores na seção transversal dos filmes, corroborando as aglomerações observadas por MEV. / Submitted by Marcelo Teixeira (mvteixeira@ucs.br) on 2014-06-05T16:53:57Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Ana Claudia R Faria.pdf: 12916246 bytes, checksum: 8f6d72e15170865b53f4fc6c7da263b1 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-05T16:53:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Ana Claudia R Faria.pdf: 12916246 bytes, checksum: 8f6d72e15170865b53f4fc6c7da263b1 (MD5) / The search for materials that can be modified at molecular level has been the subject of several studies worldwide. Thus, the production techniques of thin films stand out due to the possibility of reducing costs and improving the efficiency of systems, such as photosensitive systems. In this context, the aim of this study was to obtain and characterize thin films using the self-assembly technique (layer by layer technique or LbL). The thin films were deposited on different substrates (glass coverslips, silicon and polystyrene). In this work two different multilayer sets combined with two different proportions of each solution system were deposited. The cationic system was composed by the poly(diallyldimethilammonium) (PDDA) organic polyelectrolyte solution and the cadmium selenide (CdSe) inorganic semiconductor colloidal solution. The anionic system was composed by the poly(acid acrylic) (PAA) solution and the titanium dioxide (TiO2) solution, respectively. The materials used for the achievement of films and nanostructured thin films produced were characterized through various techniques. The absorption regions of inorganic colloidal solutions were determined by UV-Vis spectroscopy and presented absorption at 320 nm (TiO2) and 440 nm (CdSe). The resulting inorganic nanoparticles diameter of TiO2 and CdSe were measured by X ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM), resulting in values at nanometric scale. It was observed in the nanoparticle TiO2 powder diffractogram that anatase is the most abundant phase, and that there was an overlap of the highest intensity diffraction peaks of TiO2 and CdSe, both at 2q = 25.3 °. The diffuse reflectance spectrum (RDUV-Vis) of self-assembled films presented values compatible with those of the film forming solutions. Using the wavelengths obtained from the UVVis and Vis-RDUV techniques it were possible to evaluate values for the energy band gap (Ebg) seminconductors TiO2 and CdSe. The thicknesses of the films were determined by profilometry and scanning electron microscopy (SEM) techniques, and they are in the micrometric order of magnitude. Using the SEM micrographs, it was possible to evaluate the surface of the films that show a high roughness, the formation of TiO2 clumps and the agglomeration spherical selenium clusters. In TEM images, the distribution of the semiconductor nanoparticles in cross-section of films can be observed, confirming agglomerations observed by SEM.

Submitted by João Paulo Braga (jpbraga_ibilce@hotmail.com) on 2018-05-10T12:08:05Z No. of bitstreams: 1 dissertação.corrigida . Braga.JP...pdf: 4842769 bytes, checksum: 92b7f70c78131d4df05a4710783f132c (MD5) / Approved for entry into archive by Elza Mitiko Sato null (elzasato@ibilce.unesp.br) on 2018-05-10T17:11:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 braga_jp_me_sjrp_int.pdf: 4842769 bytes, checksum: 92b7f70c78131d4df05a4710783f132c (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-10T17:11:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 braga_jp_me_sjrp_int.pdf: 4842769 bytes, checksum: 92b7f70c78131d4df05a4710783f132c (MD5) Previous issue date: 2018-04-04 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Neste trabalho, foram desenvolvidos e caracterizados transistores de filme fino (TFTs) de óxidos metálicos processados por solução, tendo como camada ativa filmes de óxido de zinco (ZnO), de óxido de zinco dopado com alumínio (AZO) e de óxido de índio e zinco (IZO). Os dispositivos foram construídos sobre substratos de silício dopado tipo p revestido com uma camada isolante de óxido de silício (Si/SiO2), em estruturas do tipo bottom-gate/top-contact, utilizando dois métodos distintos para a deposição da camada ativa: spray-pirólise e spin coating. Os transistores apresentaram excelentes propriedades elétricas, em especial os dispositivos à base de ZnO depositados via spray-pirólise. Esses dispositivos apresentaram valores de mobilidade dos portadores de carga (elétrons), superiores a 5 cm2V-1s-1 e da razão entre a corrente na acumulação e na depleção (IOn/IOff) superiores a 106, o que representa um desempenho bastante competitivo quando comparados com a literatura atual. A influência da exposição dos dispositivos ao oxigênio atmosférico nas propriedades elétricas dos transistores foi estudada através do monitoramento (pelo período de vários dias) do desempenho dos transistores quando caracterizados em atmosfera inerte (N2) ou no ar. Adicionalmente, os dispositivos apresentaram um proeminente efeito de fotoresposta persistente após a exposição à radiação ultravioleta na região do UVA em níveis de intensidade relativamente baixos (abaixo de 10-3 W.m-2), o que sugere uma potencial aplicação em sensores ou dosímetros de radiação UV. / In the present work, thin-film transistors (TFTs) based on solution-processed metal-oxides were developed and characterized, with the active layer comprising zinc oxide (ZnO), aluminum-doped zinc oxide (AZO) and indium zinc oxide (IZO). The devices were built on p-type doped silicon substrates with a thermally grown thin-layer of silicon dioxide (Si/SiO2), in a bottom-gate/top-contact structure, using two different active layer deposition methods: spray-pyrolysis and spin coating. The transistors presented excellent electrical properties, especially the ZnObased devices deposited by spray-pyrolysis, with charge carrier mobility superior to 5 cm2V-1s -1 and ratio between the accumulation current and the depletion current (Ion/Ioff) greater than 106 , which represents a very competitive performance compared to values from the current literature. The influence of the exposure to atmospheric oxygen on the transistor electrical properties was studied by monitoring (for several days) the TFT performance when characterized in inert atmosphere (N2) or in air. Additionally, the devices presented a prominent persistent photoresponse effect after the exposure to ultraviolet radiation in the UVA range at relatively low intensities (below 10-3 Wm-2), suggesting a potential application as UV-radiation sensors or dosimeters. / 134107/2016-0

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:14:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PauloDSJ.pdf: 1532738 bytes, checksum: 94763a76a879a203043b73e771013af5 (MD5) Previous issue date: 2005-11-12 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / We study the optical-phonon spectra in periodic and quasiperiodic (Fibonacci type) superlattices made up from III-V nitride materials (GaN and AlN) intercalated by a dielectric material (silica - SiO2). Due to the misalignments between the silica and the GaN, AlN layers that can lead to threading dislocation of densities as high as 1010 cm&#8722;1, and a significant lattice mismatch (_ 14%), the phonon dynamics is described by a coupled elastic and electromagnetic equations beyond the continuum dielectric model, stressing the importance of the piezoelectric polarization field in a strained condition. We use a transfer-matrix treatment to simplify the algebra, which would be otherwise quite complicated, allowing a neat analytical expressions for the phonon dispersion relation. Furthermore, a quantitative analysis of the localization and magnitude of the allowed band widths in the optical phonon s spectra, as well as their scale law are presented and discussed / Neste trabalho estudamos o espectro de f?nons ?pticos em estruturas peri?dicas e quasiperi?dicas (tipo Fibonacci) compostas pelos nitretos da fam?lia dos semicondutores III-V (GaN and AlN) intercalados por um material diel?trico (s?lica-SiO2). Devido ao desalinhamento entre as camadas da s?lica e do GaN, AlN, que pode levar a deslocamentos at?micos com densidade eletr?nica t?o alta quanto 1010 cm&#8722;1, e uma diferen?a de par?metro de rede (_ 14%), a din?mica dos f?nons ser? descrita por meio de um modelo te?rico em que as equa??es eletromagn?ticas e el?sticas est?o acopladas atrav?s do tensor piezoel?trico, ressaltando o campo de polariza??o piezoel?trica presente. Usamos tamb?m um tratamento de matriz transfer?ncia para simplificar a ?lgebra do problema, que seria, caso contr?rio, bastante complicada, permitindo uma express?o anal?tica elegante para a curva de dispers?o dos f?nons. Al?m disso, uma an?lise quantitativa da localiza??o e magnitude das larguras de bandas de energia permitida no espectro dos f?nos ?pticos, assim como a sua lei de escala s?o apresentados e discutidos

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:14:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JoseASM_TESE.pdf: 5255189 bytes, checksum: cf0724bd476902a8aa17f19022619211 (MD5) Previous issue date: 2010-12-17 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / This study will show the capability of the reactive/nonreactive sputtering (dc/rf) technique at low power for the growth of nanometric thin films from magnetic materials (FeN) and widegap semiconductors (AlN), as well as the technological application of the Peltier effect using commercial modules of bismuth telluride (Bi2Te3). Of great technological interest to the high-density magnetic recording industry, the FeN system represents one of the most important magnetic achievements; however, diversity of the phases formed makes it difficult to control its magnetic properties during production of devices. We investigated the variation in these properties using ferromagnetic resonance, MOKE and atomic force microscopy (AFM), as a function of nitrogen concentration in the reactive gas mixture. Aluminum nitride, a component of widegap semiconductors and of considerable interest to the electronic and optoelectronic industry, was grown on nanometric thin film for the first time, with good structural quality by non-reactive rf sputtering of a pure AlN target at low power (&#8776; 50W). Another finding in this study is that a long deposition time for this material may lead to film contamination by materials adsorbed into deposition chamber walls. Energy-dispersive X-ray (EDX) analysis shows that the presence of magnetic contaminants from previous depositions results in grown AlN semiconductor films exhibiting magnetoresistance with high resistivity. The Peltier effect applied to commercially available compact refrigeration cells, which are efficient for cooling small volumes, was used to manufacture a technologically innovative refrigerated mini wine cooler, for which a patent was duly registered / Neste trabalho ser? mostrado a habilidade da t?cnica de sputtering (dc/rf) reativo/n?o-reativo a baixa pot?ncia para o crescimento de filmes nanom?tricos de materiais magn?ticos (FeN) e semicondutores de gap largo (AlN) assim como a aplica??o tecnol?gica do efeito peltier por m?dulos comerciais de Telureto de Bismuto (Bi2Te3). De grande interesse tecnol?gico para ind?stria de grava??o magn?tica de altas densidades o sistema FeN apresenta um dos mais altos momentos magn?ticos, entretanto a diversidade de fases formadas torna-o ainda, de dif?cil controle as suas propriedades magn?ticas para produ??o de dispositivos. Neste trabalho foi investigado a varia??o destas propriedades por resson?ncia ferromagn?tica, MOKE e microscopia de for?a at?mica (AFM) em fun??o da concentra??o de nitrog?nio na mistura gasosa do crescimento reativo. O Nitreto de Alum?nio, enquadrado nos semicondutores de gap largo e de grande interesse na ind?stria eletr?nica e optoeletr?nica foi crescido em filmes nanom?tricos, de modo in?dito, com boa qualidade estrutural a partir de alvo puro de AlN por sputtering rf n?o-reativo a baixa pot?ncia (~50W). Outra verifica??o deste trabalho ? que o longo tempo de deposi??o para este material, pode levar a contamina??o dos filmes por materiais adsorvidos nas paredes da c?mara de deposi??o. A investiga??o por EDX mostra a presen?a de contaminantes magn?ticos, provenientes de deposi??es anteriores, leva os filmes semicondutores de AlN crescidos a apresentarem magnetoresist?ncia com resistividade alta. O efeito peltier aplicado nas c?lulas compactas de refrigera??o dispon?veis comercialmente e eficientes para resfriamento de pequenos volumes foi aplicada na cria??o de uma adega refrigerada disponibilizado para a ind?stria local como inova??o tecnol?gica com registro de patente

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / CENAPAD - Centro Nacional de Processamento de Alto Desempenho em São Paulo / FAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Utilizando cálculos de primeiro princípios, nós encontramos propriedades estruturais, eletrônicas e magnéticas dos metais de transição (MTs) Co, Fe e Mn depositados em InAs(110) e InAs(001), uma superfície semicondutora III-V. Em relação às propriedades estruturais, obtidas através de relaxação iônica e imagens STM (do inglês, scanning tunneling microscopy) teóricas, nós verificamos que os MTs se posicionaram mais próximos aos arsênios quando comparado com as distâncias interatômicas MTs-In. Utilizando NEB (do inglês Nudged Elastic Band, nós verificamos que os MTs substituem a posição de um cátion da primeira camada da superfície InAs(110). Verificamos ainda que a formação de trilhas de MTs é mais estável na direção [110]. Por outro lado, os MTs causaram grande deformação no topo das reconstruções InAs(001)-^2(2 x 4) (rica em arsênios) e InAs(001)-Z(4 x 2) (rica em In). Através da comparação de energia de adsorção, foi verificado que o cobalto é o elemento que possui maior adesão em InAs(110) e InAs(001), enquanto a incorporação de MTs sobre o substrato se mostrou um processo exotérmico. Através da aproximação de Bader para o cálculo de carga eletrônica, nós encontramos que os MTs atuam como átomos aceitadores de elétrons e, consequentemente, foi constatado a redução dos momentos magnéticos de spin dos íons magnéticos. O acoplamento magnético entre os MTs (a partir de dois íons magnético por supercélula) em InAs(110) é sempre antiferromagnético (AF) via superexchange, cuja interação sfoi mediada pelos orbitais p do ânions da rede. Contudo o acomplamento magnético entre os MTs nas reconstruções /32(2 x 4) e Z(4 x 2) se mostrou dependente da posição final dos MTs sobre o substrato, por exemplo, os íons magnéticos apresentaram acomplamento ferromagnético em Co2/InAs(001)-^2(2 x 4). Por fim, foi verificado que a energia de anisotropia magnética se mostrou sensível à concentração e à posição dos íons magnéticos na rede semicondutora. Sendo assim, baseados nestes resultados, nós concluimos que as propriedades estruturais, eletrônicas e magnéticas dos sistemas MTs/InAs são expressivamente anisotrópicas. A reconstrução superficial do B/Si(1 1 1)- (/3 x //3) R30° tem sido utilizada recentemente como uma plataforma de montagem supramolecular. Porém, o nosso entendimento dos defeitos nativos desse sistema á-dopado e de suas correspondentes assinaturas via microscopia de tunelamento com varredura é incompleto. Neste trabalho, portanto, estudamos esse sistema fazendo uso de cálculos de energia total ab initio e da técnica de Microscopia de Tunelamento. Descobrimos que, embora perturbações à geometria de equilíbrio da superfície sejam geralmente fracas, as perturbações causadas às estruturas eletrônicas podem ser um tanto quanto fortes devido à presença de ligações pendentes compostas de orbitais Si-3p^. Além disso, propomos uma possível estrutura para um defeito anteriormente identificado que aparece em imagens STM a corrente constante e tensão de polarização positiva como um arranjo na forma de um triângulo equilátero de átomos adsorvidos de Si com intensidade atenuada. / Based on first principles calculations, we have studied the structural, electronic, and magnetic properties of transition metals (MTs) Co, Fe, and Mn adsorbed on the III-V semiconductor surfaces, namely, InAs (110) and InAs (001). As regards the structural properties, obtained through ionic relaxation and theoretical scanning tunneling microscopy (STM) images, we found that MTs were positioned closer to the arsenic, while the MTs-In interatomic distances are larger. Using NEB (Nudged Elastic Band), we have verified that MTs replace the topmost cation of the InAs (110) surface. We also verified the energetic preference to the formation MTs chains along the direction [110]. On the other hand, MTs induce large structural deformation on the InAs(001)-S2(2 x 4) (As-rich), and InAs(001)- Z(4 x 2) (In-rich) surfaces. By comparing adsorption energies, we verified the energetic preference of cobalt adatoms,compared with the other MTs, on the InAs(110) and InAs(001) surface, while MTs incorporation on the substrate express an exothermic process. Using Bader’s approach for charge transfer calculations, we find that the MTs act as acceptor dopants and, consequently, the reduction of the magnetic moments of spin of magnetic ions was observed. The magnetic coupling between the MTs (two, three or four magnetic ions per supercell) no InAs (110) is always antiferromagnetic (AF) via superexchange, whose interaction is mediated by the p orbitals of the substrate anions. However, the magnetic coupling between the MTs in the /32(2 x 4) and Z (4 x 2) reconstructions has been shown to be dependent on the location of the MTs on the substrate, for example, the magnetic ions have a ferromagnetic coupling in Co2/InAs(001)-S2(2 x 4). Finally, the magnetic anisotropy energy is sensitive to the concentration and position of the magnetic ions in the semiconductor substrate. Therefore, based on these results, we conclude that the structural, electronic and magnetic properties of the MTs/InAs systems are expressively anisotropic. The B/Si(111)-(\/3 x \/3)R300 surface reconstruction has recently been used as a platform for supramolecular assembly. However, our understanding of the native defects in this delta- doped system and their corresponding STM signatures is incomplete. So we have studied this system using ab initio total energy calculations and scanning tunneling microscopy. We find that although perturbations to the equilibrium geometry of the surface are in general weak, the perturbations to the electronic structure can be quite strong due to the presence of dangling bonds composed of Si-3p^ orbitals. Additionally, we propose a possible structure for a previously unidentified defect that appears in positive bias constant-current STM images as an equilateral triangular arrangement of Si adatoms with attenuated intensity. / Tese (Doutorado)

Utilizando métodos de primeiros princípios, baseados na Teoria do Funcional da Desidade, investigamos, de forma sistemática, problemas de interesse na física de semicondutores: (i) A liga SixGe1-x: observa-se um pequeno desvio da linearidade, para o parâmetro de rede da liga, em função da concentração, sendo que as distâncias entre átomos de Ge são as que mais variam. O comportamento de vacâncias nessa liga se mostrou intermediário entre o Ge e o Si, e a energia de formação (EF) das vacâncias variou entre 2,06 eV e 2,90 eV, dependendo da vizinhança dessa. Propusemos um modelo para a difusão de Ge nessa liga. O fato das vacâncias com mais átomos de Ge como vizinhos ter menor energia de formação, faz com que a difusão das vacâncias se dê por caminhos lembrando o Ge puro, ou seja, a tendência será de que os vizinhos dessa vacância sejam de Ge, para ligas ricas em Ge; (ii) Superfícies: estudamos a adsorção de monômeros e dímeros de Ge sobre Si (100). Verificamos que, para monômeros, podem existir diversos mínimos locais da superfície de energia potencial para a mesma posição (x, y) na superfície, cuja diferença está na inclinação dos dímeros da superfície perto deste átomo. Mostramos que isso pode ser identificado em imagens teóricas de STM (Scanning Tunelling Microscopy) e propomos que isso seja verificado experimentalmente. Este tipo de efeito também ocorre com dímeros, sendo que isso já foi observado experimentalmente, mas com uma interpretação errônea. Através do nosso estudo podemos propor uma estrutura mais condizente com as imagens experimentais. O comportamento de átomos e dímeros de Si e Ge perto de degraus também foi analisado. Devido à diferença no parâmetro de rede do Si e do Ge, mostramos que a adsorção se torna diferente quando somente dois átomos estão na superfície. Através desses resultados, propomos um modelo para explicar a reversão da rugosidade dos degraus durante o crescimento de Ge sobre Si(100); (iii) Impurezas de Mn em Si: analisamos o comportamento de impurezas de Mn no cristal de Si e sobre a superfície. No cristal, observamos que a EF de sítios intersticiais é menor do que os sítios substitucionais. Sobre a superfície, existe um sítio substitucional que possue a mesma EF de um sítio intersticial. Esse é um fato importante para o desenvolvimento de semicondutores ferromagnéticos à base de Si. Propomos um método para que esse fato seja verificado experimentalmente, através de imagens de STM. / Using ab initio methods, based on Density Functional Theory, we have systematically investigated problems of interest for semiconductor physics: (i)The SixGe1-x alloy: we observe a small bowing in the lattice parameter, as a function of concentration, and that a larger variation in interatomic distances occurs for Ge-Ge bonds. The behavior of vacancies in this alloy is intermediate between Si and Ge, with formation energies (EF) varying from 2,06 eV to 2,90 eV, depending on the neighborhood of the vacancy. We propose a model for the diffusion of Ge in this alloy. As the vacancy with four Ge atoms as first neighbors hás smaller formation energy, the diffusion of the vacancies Will take place along paths that resemble purê Ge, for Ge-rich alloys; (ii)Surfaces: we study the adsorption of Ge monomers and dimers on Si(100). For monomers, there are several local mínima of the potential energy surface, for the same (x, y) position in the surface, depending on the buckling of the surface dimers near the adatom. We show that this can be identified in theoretical STM (Scanning Tunelling Microscopy) images. This kind of effect also occurs for dimers, and hás already been observed experimentally, but with a wrong interpretation. Through our study, we propose a new structure for the experimental images. The behavior of Si and Ge atoms and dimers near steps is also analyzed. Due to the differencein the lattice parameter of Si and Ge, we show that the adsorption becomes different when only two atoms are in the surface. Through these results, we propose a model to explain the reversion of step roughness due to Ge deposition on Si(100); (iii)Mn impurities in Si: we analise the behavior of Mn impurities in bulk Si ando n the surface. For the bulk, we observe that EF is lower for intersititial than for substitutional sites. On the surface, there is a substitutional site that hás the same EF AS A INTESTITIAL ONE. This fact may be important to the development of Si based ferromagnetic semiconductors. A method is proposed to verify this fact experimentally, through STM images.