Orientador: José Humberto Dias da Silva / Banca: Carlos Frederico de Oliveira Graeff / Banca: Antonio Ricardo Zanatta / O Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi da Unesp / Resumo: A recente descoberta de propriedades ferromagnéticas em alguns semicondutores magnéticos diluídos (DMS) trouxe a esta classe de materiais um grande potencial para aplicações em dispositivos de controle de spin. Um DMS é basicamente formado por um semicondutor dopado por íons magnéticos, os quais têm o papel de criar um momento magnético local e também, em algumas situações, de introduzir portadores livres no material. Entre os DMSs conhecidos, o 'GA IND.1-x'MN IND.XN' surge como o mais forte candidato a aplicações práticas por apresentar até o momento a mais alta temperatura de transição ferromagnética ('T IND.C' 'DA ORDEM DE' 400 k). Até o presente, os filmes de 'GA IND.1-x'MN IND.XN' com propriedades ferromagnéticas relatados na literatura foram preparados por epitaxia por feixe molecular (MBE). Neste trabalho, descrevemos a preparação de filmes nanocristalinos de 'GA IND.1-x'MN IND.XN' com diferentes conteúdos de Mn (0,00 'MENOR' x 'MENOR' 0,18) pela técnica de RF-magnetron sputtering reativo. Analisamos os efeitos da incorporação de Mn na estrutura e nas propriedades ópticas destes filmes através de medidas de difração de raios-X e de absorção óptica entre o ultravioleta (6,5 eV) e infravermelho próximo (1,4 eV). Os resultados apontam um aumento do parâmetro de rede e do índice de refração, uma diminuição do gap ótico e um aumento da densidade de estados de defeitos no interior do gap conforme se aumenta o conteúdo de Mn nos filmes de 'GA IND.1-x'MN IND.XN' preparados por sputtering. Estes resultados são semelhantes aos reportados para a incorporação de Mn em filmes monocristalinos de 'GA IND.1-x'MN IND.XN' com propriedades ferromagnéticas preparados por MBE. / Abstract: The recent discoveries related to the ferromagnetic properties in some diluted magnetic semiconductors (DMS) have attracted considerable attention on this class of material due to their potential application on spin control devices. A DMS is basically formed by a semiconductor doped with magnetic ions with the purpose of creating local magnetic moments and, in some situations, to introduce free carriers in the material. Among the known DMSs, 'GA IND.1-x'MN IND.XN' is the one with the highest ferromagnetic transition temperature ('T IND.C' 'DA ORDEM DE' 400 k), and it is consequently on of the stronger candidates for practical applications. Until now, the 'GA IND.1-x'MN IND.XN' films with ferromagnetic properties described in the literature were prepared by molecular beam epitaxy (MBE). In this work, we report the preparation of nanocrystalline 'GA IND.1-x'MN IND.XN' films (0,00 'MENOR' x 'MENOR' 0,18) by reactive RF-magnetron sputtering technique. We analyzed the Mn incorporation effects on structure and optical properties of the films by X-ray diffraction measurements and optical absorption between UV (6,5 eV) and near infrared (1,4 eV). The results show the increase of the lattice parameters and of the refractive index, a decrease of the optical gap and a increase of defect states in the gap when Mn concentration is increased. These results are similar to those reported for Mn incorporation in monocrystalline 'GA IND.1-x'MN IND.XN' films prepared by MBE with ferromagnetic properties. / Mestre

Orientador: José Humberto Dias da Silva / Banca: Jair Scarminio / Banca: Alexys Bruno Alfonso / Banca: Pascoal José Giglio Pagliuso / Banca: Luis Vicente de Andrade Scalvi / O Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi da Unesp / Resumo: A recente busca por semicondutores magnéticos diluídos com propriedades magnéticas de interesse motivou este trabalho de crescimento de filmes de Ga1-xMnxN pelas técnicas de sputtering e epitaxia da fase de vapor de organometálicos (MOVPE). Os filmes são caracterizados estruturalmente por medidas de difração de raio X e microscopia eletrônica de transmissão, opticamente por transmitância óptica e espalhaçamento Raman, e magneticamente por medidas magnetização versus campo aplicado e versus temperatura. As principais diferenças entre os filmes de GaMnN preparados por sputerring e MOVPE referem-se à microestrutura e ao conteúdo de Mn: os primeiros são policristalinos e apresentam conteúdo de Mn até 9%, enquanto os últimos são monocristalinos com concentração de Mn até 1%. A alta concentraçao de Mn nos filmes crescidos por sputtering é possivelmente responsável pelo surgimento coletivo destes íons de Mn nas medidas magnéticas. Esse comportamento coletivo se identifica a partir de contribuição paramagnética de domínios isolados com alto vapor de momento magnético, o que se mostra consistente com a microestrutura apresentada por estes filmes. A alta concentração de Mn nos filmes preparados por sputtering também se mostra responsável por intensa absorção óptica abaixo da energia do gap, sendo esta relacionada a transições eletrônicas entre os estados localizados do Mn e as bandas de valência e condução do GaN. O contraste entre as propriedades dos filmes de GaMnN produzidos por sputtering e por MOVPE possibilita então um entendimento mais abrangente dos aspectos da incorporação de Mn no GaN e suas respectivas características estruturais, ópticas e magnéticas. Esse entendimento é importante para delinear a otimização deste material visando propriedades magnéticas de interesse / Abstract: The current search for dilluted magnetic semiconductors with interesting magnetic properties has motivated the present work on growing GaMnN films by sputerring and metalorganic vapor phase epitaxy (MOVPE) techniques. The films are characterized by X-ray diffraction, transmission electron microscopy, optical transmission, Raman scattering, and by magnetization measurements. The main differece between the GaMnN grown by sputtering and those grown by MOVPE relates to their microstructure (polycrystalline/monocrystalline) and Mn content (up to 9%/1% respectively). The high Mn content in GaMnN samples grown by sputtering is probably responsible for a collective response on the magnetic measurements. This collective Mn response is identified as a high magnetic moment contribution which is consistent with sample microstructure. In the sputtered samples, the high Mn content is also responsible for strong subbandgap optical absorption related to eletronic transitions involving Mn states and the valence and conduction bands of GaN. The comparison between the properties of GaMnN films grown by different techniques is important in order to get a better understanding about the Mn incorporation in GaN. This understanding been important to define the next steps regarding the optimization of this material / Doutor

Orientador: Luiz Vicente de Andrade Scalvi / Banca: Valmor Roberto Mastelaro / Banca: Elisabete Aparecida Andrello Rubo / O Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi da Unesp / Resumo: Neste trabalho é feita a deposição de filmes finos pela técnica de Evaporação Resistiva a partir de pós de Arseneto de Gálio (GaAs) e compostos de GaAs com Óxidos e Cloretos de Érbio (Er) ou Itérbio (Yb). Trata-se de um método relativamente simples de deposição, no qual os compostos são evaporados conjuntamente. O objetivo é observar a eficiência desse método para a produção desses filmes finos, a partir de compostos que possuam diferentes características, tais como consideráveis diferenças de temperaturas de evaporação. Depositamos filmes em diferentes condições e estequiometrias e analisamos as propriedades estruturais pela técnica de difração de raios-X. A composição qualitativa das amostras foi obtida por energia dispersiva de raios-X. As propriedades ópticas foram analisadas através de medidas de transmitância óptica dentro da faixa do visível ao infravermelho médio. Realizamos também a caracterização elétrica através de medidas de resistência em função da temperatura em filmes de GaAs e composto de GaAs com 'ErCl IND 3'. Apresentamos no apêndice uma proposta de investigação das propriedades de transporte elétrico de uma dessas amostras, envolvendo um modelo para cálculo da condutividade. De imediato, a contribuição deste trabalho é para a compreensão dos fenômenos físicos que acontecem durante o processo de crescimento, e a investigação parâmetros de deposição que viabilizem o emprego da técnica para os diferentes materiais evaporados. / Abstract: In this work, thin film deposition is carried out, using the resistive evaporation technique, from powders of gallium arsenide (GaAs) and erbium (Er) or ytterbium (Yb) oxides and chlorides. It is a relatively simple deposition technique, where the compounds are simultaneously evaporated. The goal is to observe the efficiency of this growth method for the production of thin films, from compounds with distinct characteristics, such as high difference between evaporation temperatures. Films have been deposited under different conditions and stoichiometry, and their structural properties were analyzed by X-ray diffraction technique. Sample composition was obtained by X-ray dispersive energy. Optical properties were analyzed through optical transmittance from visible to medium infrared. Electrical characterization was also carried out, using measurements of resistance as function of temperature for GaAs and GaAs with 'ErCl IND 3' compounds. An appendix is also presented, containing a proposal of electrical transport investigation, involving conductivity calculation. The contribution of this work is towards the understanding of physical phenomena that takes place during the growth process, and the investigation of deposition parameters with make reliable the utilization of this technique for the different evaporated materials. / Mestre

Orientador: Alexys Bruno Alfonso / Banca: Fábio de Jesus Ribeiro / Banca: André Luiz Malvezzi / O Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi da Unesp / Resumo: São calculados os níveis de energia para o átomo de hidrogênio sob campo magnético uniforme, utilizando o método das diferenças finitas. Estes resultados, quando multiplicados pelo Rydberg efetivo (que depende da massa efetiva e da permitividade elétrica do meio) correspondem à solução do problema de um elétron ligado a uma impureza doadora rasa em um semicondutor sob campo magnético (caso isotrópico, parabólico, não degenerado). Os valores encontrados, para campo nulo, são comparados com a solução analítica. Para campos magnéticos não nulos as soluções são comparadas com resultados teóricos obtidos mediante o método variacional ou por expansão em séries de potências na direção radial. O efeito do campo magnético sobre os orbitais atômicos é analisado a partir da representação gráfica dos mesmos. Os valores numéricos das energias de transição são comparados com dados experimentais para impurezas doadoras rasas em GaN, GaAs e InP. / Abstract: The energy levels of the hydrogen atom in a uniform magnetic field are calculated by using the finite difference method. The resulting energy levels, when multiplied by the effective Rydberg (that depends on the effective mass and the electric permittivity of the medium), correspond to the energy levels of an electron bound to a shallow donor impurity in a semiconductor (with non-degenerate, parabolic and isotropic conduction band) subject to a magnetic field. The results in the absence of the magnetic field are compared with the analytical solutions. For finite magnetic-field strengths, the solutions are compared with the results obtained by the variational method or through an expansion in a power series of the radial variable. The effect of the magnetic field on the atomic orbitals is analyzed with the aid of their graphical representation. The calculated transition energies are compared with experimental data for shallow donor impurities in GaN, GaAs e InP. / Mestre