Dissertação (mestrado)–Universidade de Brasília, Instituto de Física, 2012. / Submitted by Elna Araújo (elna@bce.unb.br) on 2012-06-22T00:43:54Z No. of bitstreams: 1 2012_CarlosDerliAlmeidaCornelio.pdf: 858528 bytes, checksum: 5f8ef2f94242848ce6e71f00ea408043 (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Ferreira de Souza(jaquefs.braz@gmail.com) on 2012-06-22T12:04:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_CarlosDerliAlmeidaCornelio.pdf: 858528 bytes, checksum: 5f8ef2f94242848ce6e71f00ea408043 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-06-22T12:04:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_CarlosDerliAlmeidaCornelio.pdf: 858528 bytes, checksum: 5f8ef2f94242848ce6e71f00ea408043 (MD5) / O estudo dos semicondutores amorfos nos últimos anos permitiu um entendimento detalhado das propriedades físicas e químicas destes materiais. Os estudos dos materiais cristalinos mostraram que muitas de suas propriedades poderiam estar associadas com a presença de imperfeições. Posteriormente, com o refinamento das técnicas experimentais, que permitiram a adição controlada de impurezas, em particular no estudo dos materiais Si e Ge, proporcionaram a investigação de suas propriedades intrínsecas. Estes estudos pavimentaram a utilização destes semicondutores em dispositivos, com larga aplicação tecnológica, e presentes na maiorias dos produtos eletrônicos. No caso dos semicondutores amorfos, os estudos realizados seguiram o mesmo padrão daqueles utilizados nos materiais cristalinos. Apesar de estes estudos permitirem, não de forma contundente como no caso cristalino, a separação das propriedades intrínsecas e extrínsecas, eles auxiliam para os estudo de diversas propriedades físicas principalmente no caso de materiais elementares ou binários. Neste trabalho estamos interessados em discutir as propriedades ópticas dos materiais amorfos, em particular, a transição óptica em vidros como As2S3. Para estudar esses processos e preciso investigar as relações entre a distribuição de estados eletrônicos na banda de absorção do espectro óptico. Uma possibilidade é usar os métodos desenvolvidos por Tauc e colegas[1], que consideram os semicondutores amorfos como um material cristalino com a adição de muitas imperfeições. Neste caso, as funções de onda associadas aos estados do semicondutor amorfo pode ser expressas como uma combinação linear de funções de onda associada aos estados do material cristalino, mas por outro lado, desconsiderando a condição de conservação de momentum. Neste caso, s o a conservação de energia e considerada. Estes estudos mostraram que o coeficiente de absorção óptica pode ser expresso como: (h!) = D2(h!)J(h!) onde D2(h!) corresponde ao elemento da matriz entre os estados final e inicial e J(h!) a densidade conjunta de estados. Nosso principal objetivo é determinar o perfil da curva de absorção óptica, em particular calcular D2(h!). Neste sentido, usamos o argumento de que os estados responsáveis pela absorção óptica do As2S3 são localizados e aplicamos os modelos usados em semicondutores cristalinos dopados. Considerando que os estados no limiar do espectro são responsáveis pelo limite de absorção, movendo-se em direção as energias mais altas do espectro óptico, podemos tentar explicar o comportamento da curva de absorção. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The study of amorphous semiconductors in recent years has allowed a detailed understanding of the physical and chemical properties of these crystalline materials .Studies have shown that many of their properties could be associated with the presence of imperfections. Later, with the renement of experimental techniques, which allowed the controlled addition of impurities, in particular the study of Si and Ge materials provided to investigate their intrinsic properties. These studies paved the use of semiconductor devices, with wide application in technology, and present in most electronic products. In the case of amorphous semiconductors the studies followed the same pattern as those used in crystalline materials. Although these studies allow, not so strong as in the case crystal clear separation of the intrinsic properties of extrinsic, can be used to study various physical properties, especially in the case of elementary or binary materials. In this report we are interested in discussing the optical properties of amorphous materials, in particular, optical transitions in glasses As2S3 type. To study these processes we must investigate the relationships between the distribution of electronic states in the absorption spectrum. For that we use the methods developed by Tauc and coworkers, who consider the semiconductor as a crystalline material with the addition of many imperfections. In this case the wave functions associated with states of semiconductor material can be expressed as a linear combination of wave functions associated with states of crystalline material, but on the other hand, disregarding the rule estringente conservation of momentum. In this case, only the energy conservation is considered. These studies showed that the optical absorption coecient can be expressed as : (h!) = D2(h!)J(h!) where D2(h!) is the matrix element between the states and J(h!) the joint density of states . Our main objective is to determine the prole of the optical absorption curve, in particular the calculation of D2(h!). In this sense, we use the argument that the states responsible for the optical absorption of As2S3 are localized and apply the models used in crystalline semiconductors doped with impurities. Whereas the states on the threshold of the spectrum are responsible for the absorption threshold, moving toward the energies in the optical spectrum, we can try to explain the behavior of the aborption curve.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, 2015. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2015-11-25T17:09:00Z No. of bitstreams: 1 2015_ArthurSilvaAguiar.pdf: 1872611 bytes, checksum: 8a4a6563441b7ceec57bf94af2a1736b (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-05-13T21:37:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_ArthurSilvaAguiar.pdf: 1872611 bytes, checksum: 8a4a6563441b7ceec57bf94af2a1736b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-13T21:37:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_ArthurSilvaAguiar.pdf: 1872611 bytes, checksum: 8a4a6563441b7ceec57bf94af2a1736b (MD5) / O estudo do confinamento de fônons óticos configura um problema bastante atual no que diz respeito a semicondutores de baixa dimensionalidade, possui um papel importante na redução da taxa de espalhamento de elétrons, e na limitação de sua mobilidade. No contexto teórico esta analise é feita introduzindo monocamadas no interior do poço quântico, e.g. InAs em AlAs-GaAs [2]-[8]. Os modelos mais utilizados são: (i) DC (Dielectric Continuum) [1], que despreza a natureza mecânica que conecta os fônons dos diferentes materiais que constituem o poço na interface dos mesmos e considera apenas os modos eletromagnéticos, i.e., longitudinais (LO) e interface (IP), ambos satisfazendo as equações de Maxwell, e (ii) o modelo híbrido (HM) que leva em conta a natureza mecânica dos fônons na interface e inclui também as condições de contorno eletromagnéticas (DC). Neste último caso, os três modos possíveis, Longitudinal (LO), Transversal (TO) e de Interface (IP) são hibridizados [8]. Neste trabalho desenvolvemos uma investigação de algumas propriedades das monocamadas, e de que forma elas afetam a da taxa de espalhamento eletrônica[2]-[8]. / The study of optical phonon confinement configures a very current issue in respect of low- dimensional semiconductor, has an important role in the reduction of electron scattering rate, and limiting their mobility.In the theoretical context, this analysis is done by introducing monolayers inside the quantum well, e.g, InAs in AlAs-GaAs [2]-[8].The most frequently used models are: (i) DC (Dieletric Continuum) [1], which disregards the mechanical nature that connects the phonons of the different materials constituting the well at the interface of them and considers only the electromagnetic modes, ie, longitudinal (LO) and interface (IP), both satisfying the equations of Maxwell, and (ii) the hybrid model (HM) which takes into account the mechanical nature of the phonons in the interface and includes also the electromagnetic boundary conditions (DC). In this last case, the three possible modes, Longitudinal (LO) ,Cross (TO) and the interface (PI) are hybridized [8].In this work we develop an investigation of some properties of the monolayers, and how they affect the electron scattering rate [2]-[8].

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, 2014. / Submitted by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2014-10-20T16:04:43Z No. of bitstreams: 1 2014_AnaCláudiadosSantosCamilo.pdf: 4942607 bytes, checksum: 2ca2c7d76a4b2be687c32e9dc875f00e (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2014-10-21T17:37:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_AnaCláudiadosSantosCamilo.pdf: 4942607 bytes, checksum: 2ca2c7d76a4b2be687c32e9dc875f00e (MD5) / Made available in DSpace on 2014-10-21T17:37:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_AnaCláudiadosSantosCamilo.pdf: 4942607 bytes, checksum: 2ca2c7d76a4b2be687c32e9dc875f00e (MD5) / O transporte de carga é um fenômeno importante por trás da eficiência dos dispositivos à base de semicondutores orgânicos. Aqui, estudamos a família do Triindole, uma nova família de semicondutor orgânico de alta mobilidade. Esta plataforma, de simetria C3, tende a formar pilhas colunares dos núcleos aromáticos maximizando a sobreposição do orbital _ entre as moléculas adjacentes, abrindo assim o caminho para a migração unidimensional de portadores de carga ao longo destas colunas. Neste trabalho, avaliamos o impacto das vibrações intra- e intermoleculares no acoplamento eletrônico entre as unidades. Para tanto, usamos a Dinâmica Molecular para gerar uma série de configurações que nos permitirá uma análise quantitativa do impacto das vibrações no transporte de cargas para o nosso sistema de interesse. O ponto de partida de nosso estudo é o teste do Campo de Força que temos disponível no software Materiais Estudio V 6.1, que será usado para avaliar se este descreve adequadamente o sistema sob investigação. Uma vez válido o Campo de Força, procedemos com a simulação via Dinâmica Molecular. Após a Dinâmica Molecular, removemos a geometria de alguns dímeros da supercélula, onde foi aplicada a dinâmica, e calculamos o acoplamento eletrônico. Um histograma é então traçado com todos os valores, a fim de determinar valores relevantes do acoplamento eletrônico, tais como o desvio padrão e os valores médios. Os resultados nos mostraram a importância das vibrações, uma vez obtido valores de acoplamento considerável para um semicondutor orgânico com o valor do desvio padrão próximo do valor médio. Portanto, esta estratégia pode ser útil na determinação do impacto de vibrações no mecanismo de transporte de carga que ocorre principalmente em materiais fluídicos, tais como os cristais líquidos. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / Charge transport is of the key phenomena behind the efficiency of the devices based on organic semiconductors. Here, we study a family of the Triindole, a new plataform of high mobility organic semiconductor. This platform, of C3 symmetry, tends to form columnar stacks of aromatic rings maximizing the overlap of the _ orbital between adjacent molecules, thus paving the way for the one-dimensional migration of charge carriers along the columns. this work, we evaluate the impact of intra- and intermolecular vibrations in the electronic coupling between the units. For this, we use the Molecular Dynamics that will generate a series of configurations that will allow us analysis quantitative the impact of vibrations in the charge transport for our system of interest. The starting point of our study is the test of Force Field we have available in Materials Studio software V 6.1, which is used to assess whether this adequately describe the system under investigation. Once Force Field is valited, we proceed with the Molecular Dynamic simulation. After Molecular Dynamics, removed the geometry of some dimers supercell, where the dynamics was applied, and calculated the electronic coupling. A histogram is then created with all values in order to determine relevant values of the electronic coupling, such as the average standard deviation and the average values. The results showed the then importance of the vibrations, since was obtained significant coupling values for an organic semiconductor with the value of the standard deviation around the mean value. Therefore, this strategy can be useful in the determination of the impact of vibrations in the charge transport mechanism that happens particularly in fluidic materials, such as liquid-crystals.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, 2014. / Submitted by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2014-10-20T16:52:24Z No. of bitstreams: 1 2014_JuanCarlosRomeroAquino.pdf: 11234558 bytes, checksum: 3f777fbff9793dc3f42dbd2b72775bda (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2014-10-21T18:20:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_JuanCarlosRomeroAquino.pdf: 11234558 bytes, checksum: 3f777fbff9793dc3f42dbd2b72775bda (MD5) / Made available in DSpace on 2014-10-21T18:20:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_JuanCarlosRomeroAquino.pdf: 11234558 bytes, checksum: 3f777fbff9793dc3f42dbd2b72775bda (MD5) / Nesse trabalho foram estudadas as propriedades estruturais, vibracionais e hiperfinas de nanopartículas de SnO2 dopadas com Cr em porcentagens de 0% a 30%, sintetizadas pelo método de precursores poliméricos. Os resultados obtidos por espectroscopia de energia dispersiva (EDS) evidenciam a presença de Cr nas porcentagens nominais. A análise dos difratogramas de raios X (DRX) das amostras, como preparadas, mostra a presença de uma fase em todas as amostras que corresponde à estrutura tipo rutilo. Esta fase permanece sendo única nas amostras tratadas termicamente, com exceção das amostras tratadas em temperaturas acima de 1050 oC para a amostra com 10% e 900 oC na amostra com 30%, nas quais se observou a formação da fase secundária Cr2O3. Os parâmetros de rede mostram uma diminuição linear para concentrações de Cr abaixo de 7%. Isto sugere que os íons de Cr entram na rede substituindo íons de Sn. Acima desta concentração, observa-se uma desaceleração na taxa de variação dos parâmetros de rede, o que foi assumido como sendo resultado da entrada tanto substitucional como intersticial de íons Cr na rede cristalina. O tamanho médio dos cristalitos mostra uma diminuição à medida que se incrementa a concentração de Cr. No entanto, após tratamento térmico, este tamanho médio mostra um crescimento proporcional à temperatura de tratamento. O tamanho médio foi corroborado por experimentos de microscopia eletrônica e a presença da fase secundária nas amostras tratadas termicamente a altas temperaturas também foi determinada através das medidas de microscopia eletrônica de alta resolução. Medidas de espectroscopia UV-Vis proporcionaram valores do gap de energia da matriz semicondutora. Os resultados indicam que esse gap decresce com o aumento da concentração de Cr nas amostras, excluindo efeitos quânticos associados ao tamanho nanométrico das partículas. Além disso, se observaram bandas de energia abaixo do gap as quais foram associadas a transições relacionadas com níveis de defeitos profundos provavelmente associados a defeitos como vacâncias de oxigênio ou transições intraiônicas dos íons Cr3+. Medidas de absorção no infravermelho proporcionaram informações consistentes com as obtidas de medidas de espectroscopia Raman, confirmando a formação da estrutura rutilo em todas as amostras. O modo mais intenso (A1g) mostrou um deslocamento para menores números de onda, o que foi associado ao efeito de liga produzido pela dopagem com Cr. Além disso, observaram-se modos adicionais os quais foram identificados com os modos Eu(3) -(TO), Eu(3)- (LO) e A2u-(TO). Estes modos ficam mais intensos ao aumentar-se a concentração de Cr. Acredita-se que estes modos fiquem Raman ativos devido às perturbações estruturais introduzidas pela dopagem. Também foi observado um modo localizado em ~860 cm-1 chamado de MCr, cuja intensidade aumenta com a concentração de Cr nas amostras. Enquanto que os modos Eu e A2u não sofrem modificações importantes após os tratamentos térmicos, o modo MCr mostra um enfraquecimento proporcional à temperatura de tratamento térmico. Este enfraquecimento sugere que o modo MCr seja Raman ativo devido à desordem estrutural provocada pela dopagem com Cr na região da superfície das partículas, já que ao aumentar-se a temperatura de tratamento, aumenta-se o tamanho das partículas e, por conseguinte, menor será a razão superfície/volume.Os resultados obtidos das medidas de espectroscopia Mössbauer sugerem que o ingresso do dopante aumenta a densidade eletrônica tipo-s. Este aumento está associado à substituição de íons Sn4+ por íons de menor valência (Cr3+), o que corrobora os resultados obtidos por DRX, espectroscopia Raman e UV-Vis. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The structural, vibrational and hyperfine properties of Cr-doped SnO2 nanoparticles with Cr content from 0 to 30% synthetized by a polymer precursor method have been studied in this work. Energy dispersive spectroscopy (EDS) results evidenced the presence of Cr compatible with the nominal percentage. The analysis of X-ray diffraction patterns (XRD) of as-prepared samples shows the presence of a phase in all samples which corresponds to the rutile-type structure. This phase remains the only one also for the thermally-treated samples, with exception of samples treated above 1050 oC for the 10% and 900 C for the 30% Cr-doped samples in which a secondary phase Cr2O3 has been observed. The lattice constants and consequently the unit cell volume show a linear decrease in the range of Cr concentration below 7%. This result suggests that the Cr ions enter the lattice by substituting Sn ions. Above that concentration, it is observed a reduction in the rate of the lattice constants, which was assumed to come due to the entrance of Cr ions into substitutional and interstitial sites of the crystalline structure. The mean crystallite size shows a decreasing tendency as the Cr concentration is increased. However, after the thermal treatment, the crystallite size shows a growing tendency which is proportional to the temperature of the treatment. The mean crystallite size has been corroborated by electronic microscopy and the presence of a secondary phase in the thermally-treated samples at high temperatures has also been determined by high resolution electron microscopy measurements. UV-Vis spectroscopy measurements have been used to determine the gap energy of the semiconducting matrix. Results indicate that the gap decreases with the increase of the Cr content and exclude the occurrence of quantum effects associated to the nanometer-size of the particles. Besides, it has been observed low-energy bands which have been associated to transitions of deep defects likely associated to oxygen vacancies or intra-ionic transitions of Cr3+ ions. Infrared absorption measurements provide results which are consistent with those obtained from Raman spectroscopy measurements, confirming the formation of the rutile-type structure in all samples. The most intense mode (A1g) shows a red-shift which was assigned to alloy effects produced by Cr doping. Besides, additional modes have been observed which are identified as the Eu(3) -(TO), Eu(3)- (LO) e A2u -(TO). The intensity of these modes increases as the Cr content is increased. It is believed that these modes become Raman active due to structural perturbations provoked by the doping. It has also been observed a mode localized at ~860 cm-1 called MCr whose intensity increases with the Cr content increase. Although the Eu e A2u modes do not show important modifications after the thermal treatment, the MCr mode shows a weakening proportional to the temperature of the treatment. This weakening suggests that the MCr mode becomes Raman active due to the structural disorder provoked by the Cr doping in the surface region of the particles, since the particle size grows as the temperature of treatment is increased; therefore, small surface/volume ratio we have. Mössbauer spectroscopy results suggest that the entrance of dopant increases the s-type electronic density. This increase is associated to the substitutions of Sn4+ ions by lower valence ions (Cr3+), which corroborates results obtained by XRD, Raman and UV-Vis spectroscopy.