Orientador: Ioshiaki Doi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-08T12:57:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pereira_MarcusAnibal_M.pdf: 4318576 bytes, checksum: 61cdc38456d21cf10bf9ccfef5d0bff4 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Isolantes de nitreto de silício (SiNx) para aplicação na tecnologia de isolação LOCOS foram depositados por ECR-CVD a temperatura ambiente e RP/RTCVD, a baixa pressão (5mTorr), com fluxos de gás de N2 de 2.5, 5, 10 e 20sccm, com fluxos de gases de SiH4/Ar fixos de 200sccm/20sccm, e potência de microondas de 1000W em substratos de SiO2-Pad/Si e Si. As estruturas de SiNx/SiO2-Pad/Si e SiNx/Si obtidas foram utilizadas para analisar as características físicas do nitreto de silício. Análises de espectroscopia de infravermelho (FTIR) revelaram a presença de trocas de posição do pico principal das ligações Si-N, das ligações N-H e das ligações Si-N (modo de vibração stretching) nos filmes de nitreto de silício, que está relacionado aos fluxos de N2 na mistura de gases. Os índices de refração entre 1.88 e 2.48 e as espessuras entre 120nm e 139nm foram determinados através de elipsometria. Com estes valores de espessura e com os tempos de ataque em Buffer de HF, foram determinadas as taxas de deposição de 9,6 a 11,1nm/min e taxas de corrosão de 2 a 86nm/min. O processo LOCOS, com etapas seqüenciais de fotolitografia e oxidação térmica, foi executado nas estruturas de SiNx/SiO2-Pad/Si e também de SiNx/Si (sem a presença de óxido "almofada"), com a espessura de cada tipo de nitreto entre 110nm a 215nm e espessura do óxido ?almofada? de 0 a 124nm. Análises de microscópio óptico e de microscopia eletrônica de varredura (SEM) foram utilizadas respectivamente para investigar a resistência dos nitretos de silício à oxidação térmica, executada sob altas temperaturas (1000ºC) e o efeito ?bico de pássaro? formado nas estruturas LOCOS. O nitreto depositado com fluxo de N2 de 10sccm (N10) foi o que apresentou a menor invasão lateral por parte do óxido de campo dentre os nitretos estudados, tanto com quanto sem a camada de óxido de ?almofada? sob o nitreto. O efeito "bico de pássaro" formado nas estruturas LOCOS teve comprimento de avanço lateral variando de 330nm a 2160nm tomando como base a oxidação local executada em temperatura de 1000ºC durante 180 minutos / Abstract: Silicon nitride (SiNx) insulators for LOCOS applications have been deposited by RP/RTCVD and ECR-CVD at room temperature, at low pressure (5mTorr), with N2 flows of 2.5, 5, 10 and 20sccm with fixed SiH4/Ar flows of 200/20sccm with a microwave power of 1000W on SiO2-Pad/Si and Si substrates. SiNx/Si structures were obtained to analyze the physical characteristics of silicon nitride. Fourier transform infrared (FTIR) spectrometry analyses revealed the main peak position shifts of Si-N, N-H and Si-N (stretching mode) bonds for each silicon nitride films, which is related to N2 flows in gas mixture. The refractive indexes between 1.88 and 2.48 and the thickness between 120nm and 139nm were determined by ellipsometry. With these thickness values and with buffered HF etching times, it was also determined the deposition rates of 9,6 - 11,1nm/min and etch rates of 2 -86nm/min. On the SiNx(110 -215nm)/SiO2-Pad(0 - 124nm)/Si and SiNx/Si (without pad oxide) structures, the LOCOS process, with sequential photolithography and thermal wet oxidation steps, was performed. Optical and scanning electron microscopy (SEM) analysis were used to investigate the silicon nitride to thermal oxidation accomplishement at high temperature of 1000 ºC, and bird's beak in the obtained LOCOS structures. On both structures (with and without pad oxide), the smallest lateral extension of the field oxide (bird's beak) was observed for the nitride films obtained with N2 flows of 10sccm (N10). The lengths of the bird's beak, in the obtained LOCOS structure, have resulted between 330nm and 2160nm / Mestrado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Mestre em Engenharia Elétrica

Made available in DSpace on 2014-07-29T14:42:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Marcos Humberto.pdf: 309390 bytes, checksum: 17847e7d57cdb47af008a9552ac17717 (MD5) Previous issue date: 2011-04-12 / Silicon is considered a beneficial element for plants and classified as a micronutrient. The use of Si brings innumerous for agriculture, particularly for grasses, up to now there are no reliable or efficient methodologies for quantifying available Si. Thus, methodologies able to quantify the available silicon in slags and fertilizers were evaluated. The aim of the work was to assess changes in the use of sodium carbonate + ammonium nitrate (NH4NO3 + Na2CO3) with disodium EDTA as extracting Si fertilizers through experiments with the cultivation of rice in an Oxisol and in a Haplortox Quartzipsamment soil typically displaced in a randomized design scheme in a green-house experiment in a factorial design with different sources, 5 Si extractors and 3 replicates. Extractions with four solutions were induced by autoclaving for 1 h at 121 °C in a water bath for 1:30 hours at 900 (± 30), also a standard Si extractor was used, consisting a solution that does not use an autoclave or water bath and rested for five days. The method using the autoclave was more efficient than the water bath and the best extracting solution was Na2CO3 0.1 mol L-1 + disodium EDTA 0.03 mol L-1 NH4NO3 and 0.2 mol L-1 / O Si (Silício) é considerado como sendo um elemento benéfico para as plantas e classificado como um micronutriente. Vários são os benefícios do Si para a agricultura, principalmente para as gramíneas, até o presente momento não existem metodologias confiáveis e eficientes para quantificar o Si disponível. Foram estudadas, então, metodologias capazes de quantificar o Si disponível em escória e fertilizantes. O objetivo do trabalho foi avaliar as variações do uso do Carbonato de Sódio + Nitrato de Amônio (Na2CO3+NH4NO3) com EDTA dissódico como extratores de Si em fertilizantes através de experimentos com a cultura de arroz em um Latossolo Vermelho distroférrico e um Neossolo Quartzarênico órtico típico, montado em delineamento inteiramente casualizado em casa-de-vegetação, com as soluções extratoras em esquema fatorial, com as diferentes fontes, 5 extratores de Si e 3 repetições. As extrações com as 4 soluções foram induzidas em autoclave por 1 h a 121º C e em banho-maria por 1:30 hora a 900 (±3º), além disso, foi utilizado o extrator S1 como padrão, que consistia em uma solução que não utilizou autoclave e nem banho-maria e repouso de 5 dias. O método utilizando a autoclave foi mais eficiente que o banho-maria e a melhor solução de extração foi com Na2CO3 0,1 mol L-1 + EDTA disódico 0,03 mol L-1 e NH4NO3 0,2 mol L-1.

A oxidação anódica local utilizando o Microscópio de Força Atômica (AFM - Atomic Force Microscopy) foi investigada aplicando-se uma tensão negativa entre sonda de nitreto de silício e superfícies de Si. Todas as amostras foram limpas em uma solução de 1 NH4OH (30%): 1H2O2 (38%): 4H2O(DI) a 80ºC conhecida na literatura como SC1 (Standard Cleaning 1) ou, alternativamente, uma imersão em solução diluída de ácido hidrofluorídrico seguido de SC1 ou fervura em álcool isopropílico. As nano-oxidações consistiram de padrões quadrados localizados de óxido com área de 0,25 µm² e foram obtidos através do crescimento de linhas paralelas com espaço e comprimento interlinear constante (<2 nm) e várias varreduras dos quadrados em uma mesma área. Das análises de AFM, foram obtidos perfis transversais e 3D, os quais foram empregados na obtenção da espessura do óxido como função da tensão aplicada, número de varreduras e intervalo de tempo após a limpeza SC1. Foi observado que a espessura aumenta com a tensão negativa aplicada e com o número de varreduras. Também foram realizadas simulações para levantar as distribuições de tensão e de campo elétrico no sistema sonda-ar-silício ou sonda-ar-óxido-silício(substrato). Observou-se uma oxidação local assistida por um alto campo elétrico capaz de induzir difusão iônica local finita na extremidade da sonda. Foi simulado também o efeito das diferentes terminações de sonda do AFM, circular ou pontiaguda, no campo elétrico e na queda de tensão. Foram também realizadas oxidações com sondas recobertas com ouro em superfícies de Si precedidas de imersão simples em solução de ácido hidrofluorídrico seguido ou não do procedimento de limpeza SC1. Por fim, análises de absorção por infravermelho (FTIR) foram realizadas em superfícies de Si oxidadas por AFM para analisar a estrutura dos óxidos anódicos obtidos. A oxidação anódica utilizando sondas de nitreto de silício ocorre apenas após pré-limpeza terminada com SC1, sendo catalisada pelos altos campos elétricos (_ 106 V/cm), tendo como elementos reagentes, as espécies H2O adsorvidas e o óxido nativo hidrolisado na superfície após a etapa de limpeza SC1. / Local anodic oxidation of silicon using Atomic Force Microscopy (AFM) was investigated by applying a negative voltage between silicon nitride tip and Si surfaces. All samples were cleaned with an ammonium-based solution known in literature as standard cleaning 1 (SC1) or a dip in a diluted hydrofluoric acid solution followed by SC1 or, also, boiling in isopropyl alcohol. Localized squares patterns of oxide, 0.25 µm² in area, were formed by growing parallel lines with constant interlinear spacing and length and several scans in the same area. From AFM analysis with non-biased tip, it was obtained 3D and section profiles, which were used to obtain the oxide thickness as a function of the applied voltage, number of scans and interval of time after SC1 cleaning. It was noteworthy that thickness increases with the applied negative voltage and with the number of scans. Simulations were performed in order to model voltage and electric field distributions of the system tip-air-silicon or tip-air-oxide-silicon(substrate) indicating a local oxidation assisted by high electrical field and local ionic diffusion of species. It was simulated the effect of tip termination, circular or sharpen, on the electric field and voltage distributions. In addition, oxidations were performed using Au coated tips onto Si surfaces previously dipped in diluted hydrofluoric acid solution followed or not by SC1 cleaning process. Finally, infrared absorption analysis (FTIR) were performed in order to analise the structure of the obtained anodic oxides. The anodic oxidation using silicon nitride tips has occurred only after SC1 precleaning step, being catalized by high electric field (_ 106 V/cm), having as reagents, the adsorbed water species and hydrolized native oxide on the surface after the SC1 cleaning step.

Orientador: Renato de Mello Prado / Coorientador: Gilmara Pereira da Silva / Banca: Joaquim José Frazão / Banca: Claudenir Facincani Franco / Resumo: O mineral silício (Si) é considerado um elemento essencial para o ser humano, tendo diversas funções, especialmente a para formação óssea. O tomate é amplamente consumido no mundo, mas apresenta baixo teor de Si, não atendendo a exigência do ser humano. A pulverização foliar de Si em plantas tomate pode promover a biofortificação associada à melhora na qualidade pós-colheita, dependendo da fonte e da concentração do elemento na calda. Neste estudo, objetivou-se obter tomates biofortificados via pulverização foliar com Si, em diferentes fontes e concentrações, e avaliar sua qualidade tecnológica. O experimento foi conduzido em casa de vegetação, em sistema de cultivo hidropônico, em vasos (8 dm3) preenchidos com areia, contendo uma planta por vaso. Os tratamentos consistiram da combinação de quatro fontes de Si (silicato alcalino estabilizado; nanossílica; ácido silícico estabilizado e silicato de potássio) e quatro concentrações de Si (0,0; 0,2; 0,4 e 0,6 g L-1), dispostos em blocos casualizados, com cinco repetições. Realizaram-se cinco pulverizações com Si nas plantas de tomate cultivar Micro Tom, iniciando-se no florescimento, uma vez por semana. A pulverização foliar de Si durante a fase reprodutiva das plantas de tomate foi eficiente para biofortificar o fruto e incrementar o teor de ácido ascórbico, a acidez titulável e a firmeza do fruto, destacando-se a fonte nanossílica e ácido silícico na concentração próxima de 0,4 g L-1. / Abstract: The mineral silicon (Si) is considered an essential element for humans, having several functions, especially for bone formation. Tomato is a fruit widely consumed in the world but the low Si content does not meet the standard requirements for human beings. To this end, foliar spraying of tomato plants with Si may promote biofortification associated with improved post-harvest quality, depending on the source and concentration of Si used in the spraying mixture. This study aimed at producing tomatoes biofortified with Si at varying concentrations from different sources via foliar spraying, and evaluating their technological quality as well. The experiment consisted of pots (8 dm3) filled with sand containing one Micro-Tom cultivar tomato plant per pot in a greenhouse, in a hydroponic culture system. The treatments consisted of a combination of four Si sources (stabilized alkali metal silicate, nano silica, stabilized silicic acid, and potassium silicate) and four Si concentrations (0.0; 0.2; 0.4; and 0.6 g L-1), arranged as a randomized block design, with five replications. Five spraying mixtures containing Si were applied to the tomato plants once a week as the flowering stage started. Foliar spraying of Si during the reproductive phase of tomato plants effectively biofortified the fruit, increasing the ascorbic acid content, titratable acidity and fruit firmness, highlighting as particularly effective the nano silica and silicic acid sources at the approximate concentration o... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

O presente trabalho teve como objetivo avaliar o efeito do silício aplicado em diferentes cultivares de cana-de-açúcar sobre alguns aspectos biológicos e comportamentais da cigarrinha (Mahanarva fimbriolata) e sobre a produtividade e a qualidade da cana-de-açúcar, em condições de laboratório e campo. Em laboratório, as cultivares SP79-1011 e SP80-1816 (resistentes à cigarrinha) e SP81-3250 (suscetível) foram cultivadas em solo arenoso ou argiloso sem e com adubação silicatada (800 kg·ha-1 de silicato de potássio). Em outro experimento, as cultivares SP81-3250 e SP79-1011, mantidas em vasos com e sem adição de silício, foram expostas a adultos da cigarrinha e, após diferentes períodos (0, 12, 24 e 36h), foi determinada a concentração de compostos fenólicos solúveis totais (CFST) nas plantas. Nesses dois experimentos, os insetos foram provenientes de criação mantida em laboratório. O experimento de campo foi realizado na Usina Guaíra, em Guaíra, SP e os tratamentos foram constituídos de 16 cultivares com e sem aplicação de silício (800 kg·ha-1 de silicato de cálcio e magnésio). A avaliação da infestação de cigarrinhas (ninfas e adultos) foi realizada quinzenalmente. Na época da colheita da cana, plantas foram coletadas para a análise dos parâmetros tecnológicos. Em laboratório, o silício absorvido e acumulado na planta causou um acréscimo na mortalidade de ninfas e, dependendo da cultivar, este elemento também proporcionou aumento na duração da fase ninfal e decréscimo na longevidade de machos e fêmeas. A cultivar SP79-1011 foi a que teve o melhor desempenho na maioria dos parâmetros analisados, tendo apresentado maior teor de silício foliar e causado maior mortalidade de ninfas e menor longevidade de fêmeas. O período de pré-oviposição, a fecundidade e a viabilidade dos ovos não foram afetados pelo silício nas plantas ou pela cultivar utilizada. O valor de CFST não diferiu entre plantas tratadas e não tratadas com silício. Após as primeiras horas de exposição à cigarrinha, a cultivar resistente não só produziu maior concentração de compostos fenólicos, mas, quando tratada com silício, respondeu mais rapidamente ao ataque. A adubação silicatada, no campo, diminuiu o número de ninfas, não interferiu na população de adultos e aumentou os valores de Brix% e Pol do caldo, assim como o teor de Fibra% cana. Por outro lado, houve variação na produtividade em função das cultivares, constatando-se os maiores valores nas cultivares SP84-1431 e SP80-3280. / The present work aimed to study the effect of silicon applied in different cultivars of sugarcanes in biological and behavioral aspects of the spittlebug (Mahanarva fimbriolata) and in the yield and quality of the cane. Studies were conducted in the laboratory and on the field. In laboratory the cultivars SP79-1011 and SP80-1816 (resistant to spittlebug) and SP81-3250 (susceptible) were grown in sandy or clay soil with and without silicon fertilization (800 kg·ha-1 of potassium silicate). In another experiment, the cultivars SP81-3250 and SP79-1011 were kept in pots with and without silicon addition, and were exposed to spittlebug adults throughout different periods (0, 12, 24 and 36h), and the concentration of soluble phenolic compounds in plants were quantified. In both experiments the insects were obtained from a laboratory rearing. The field experiment was conducted at Guaíra Sugarcane Mill, in Guaíra, São Paulo. Treatments consisted of 16 cultivars with and without silicon application (800 kg·ha-1 of calcium and magnesium silicate). The evaluation of spittlebug infestation (nymphs and adults) was performed fortnightly. At the time of sugarcane harvest, plants were collected to carry out the analysis of technological parameters. In the laboratory experiment, the silicon absorbed and accumulated in the plant caused an increase in nymphs mortality and, depending on variety, this element also provided an increase in the duration of the nymphal stage and decreased longevity of males and females. The SP79-1011 cultivar showed the best performance in most parameters, presenting higher silicon content in leaves and causing increased mortality of nymphs and shorter female longevity. The pre-oviposition period, fecundity and egg viability were not affected by the silicon in plants or the cultivar used. The value of soluble phenolic compounds did not differ between plants treated and not treated with silicon. After the first hours of exposure to spittlebug, the resistant cultivar not only produced a higher concentration of phenolic compounds, but when treated with silicon responded more quickly to the attack. Silicon fertilization in the field reduced the number of nymphs but did not affect the adult population and increased values of Brix% and Pol% from cane juice, and the sugarcane fiber content. Moreover, there was change in yield among cultivars with the highest values for SP84-1431 and SP80-3280.

Este trabalho foi realizado tendo como objetivo o estudo do ponto invariante com a temperatura (ZTC - Zero Temperature Coefficient) para transistores com estrutura SOI FinFET em relação aos efeitos de tensionamento e radiação, através da utilização de dados experimentais e de um modelo analítico. Foram analisados primeiramente os parâmetros básicos de tensão de limiar e transcondutância, nos quais está baseado todo o modelo e verificado a influência dos efeitos do tensionamento e da radiação nos mesmos, para analisar o comportamento da tensão de porta no ponto ZTC em dispositivos do tipo n. Foram utilizados dispositivos com três dimensões de largura de aleta (fin) diferentes, 20nm, 120nm e 370nm e comprimento de canal de 150nm e de forma comparativa em dispositivos de 900nm, em quatro lâminas diferentes, sem/com tensionamento e/ou sem/com radiação. A tensão de limiar sofre grande influência do tensionamento, enquanto a radiação tem menor efeito na tensão de limiar na faixa estudada, passando a ter maiores significâncias nos dispositivos tensionados com maior largura de aleta. A transcondutância também sofre maior influência do efeito de tensionamento, sendo neste parâmetro a alteração pelo efeito da radiação muito menor. Contudo estes dois parâmetros geram outros dois parâmetros essenciais para análise do ZTC, que são obtidos através das suas variações em relação a temperatura. A variação da tensão de limiar em relação à temperatura e a degradação da transcondutância também pela temperatura (ou fator c: degradação da mobilidade pela temperatura), influenciam diretamente na eventual variação do ponto de ZTC com a temperatura. Quando estas influências são pequenas ou atuam de forma a compensarem-se mutuamente, resultam em valores de ZTC mais constantes com a temperatura. A tensão de limiar influência direta e proporcionalmente no valor da tensão de ZTC em amplitude, enquanto a degradação da mobilidade (transcondutância) atua mais na constância do ZTC com a temperatura. Com base nestes mesmos parâmetros e com ajustes necessários no modelo foram estudados dispositivos com as mesmas características físicas, porém, do tipo p, onde os resultados encontrados tiveram relação a característica de funcionamento deste outro tipo, ficando claro a inversão da significância dos efeitos quanto a variação da temperatura. O modelo simples e analítico utilizado para o estudo do ZTC foi validado para esta tecnologia, já que foi encontrado valores de erro entre valores experimentais e calculados com um máximo de 13% incluindo toda a faixa de temperatura e a utilização dos efeitos de radiação e tensionamento, tendo mostrado valores discrepantes somente para alguns casos de largura da aleta maiores, que mostraram ter uma pequena condução pela interface canal/óxido enterrado antes da condução na primeira interface, não prevista no modelo. / This work was performed with the aim of the study of the invariant point with temperature (called ZTC - Zero temperature Coefficient) for transistors made with SOI FinFET structure in relation to the mechanical stress and irradiation effects, through of the use of experimental data and an analytical model. Were first analyzed the basics parameters as threshold voltage and transconductance, in which all the model is based and was verified the influence of the mechanical stress and irradiation effects on these parameters, for analyze the gate voltage\'s behavior on ZTC point in n type devices. Were used devices with three different width fin dimensions, 20nm 120nm and 370nm and channel length of 150nm and in a comparative way with 900nm length devices, in four different waffles, with/without mechanical stress and/or with/without irradiation. The threshold voltage suffers big influence from stress, while the irradiation has less effect on the threshold voltage in the studied band, becoming to have more significance on the stressed devices with larger fin width. The transconductance also suffers more influence of the stress effect, being on this parameter the variation caused by irradiation effect smaller. However, these two parameters generate others two essentials parameters for the ZTC analysis, they are obtained through of the previous parameters variation by the temperature. The threshold voltage variation by the temperature and the tranconductance degradation by the temperature (or c factor: mobility degradation by the temperature), influence directly on the eventual variation of the ZTC point by the temperature. When these influences are small or act by the way to compensate mutually, result at ZTC values more constant with the temperature. The threshold voltage influence direct proportionality on the ZTC voltage\'s value at amplitude, while the mobility (transconductance) degradation act more on ZTC stability with the temperature. Based in these same parameters and with necessaries adjusts on the model, were studied devices with the same physic characteristics, but of the p type, where the founded results had relation with the work characteristics of this other type, becoming clear the inversion of significance of the effects by the temperature variation. The simple and analytical model used for the ZTC study was validated for this technology, since it was found error values between experimental data and calculated data with a maximum of 13%, shown discrepant values only for some cases of larger fin widths, that shown to have a small conduction by the channel/buried oxide interface before of the first interface\'s conduction, not previewed in the model.

Nesse trabalho de mestrado estudou-se o comportamento elétrico de transistores verticais de múltiplas portas (3D) sobre isolante (SOI FinFET) sob o efeito da radiação de prótons em baixa temperatura, por meio de métodos experimentais e simulações numéricas. Inicialmente, foram comparados os comportamentos dos transistores antes e depois de serem submetidos à radiação de prótons, em temperatura ambiente. Esta análise foi realizada tanto para dispositivos com canal do tipo p quanto do tipo n, estudando-se tanto como as características analógicas são alteradas após o dispositivo ser irradiado por prótons com uma energia de aproximadamente 60 MeV quanto as características digitais. Estudou-se os efeitos da dose total ionizante (TID) nos dispositivos SOI FinFETs. Estes efeitos se manifestam de formas diferentes, muitas vezes opostas, para transistores nMOS e pMOS. Os efeitos da radiação na inclinação de sublimiar (SS) dos pFinFETs, por exemplo, resultaram em uma melhoria da velocidade de chaveamento, enquanto que os nFinFET sofreram uma degradação. Já a variação negativa da tensão de limiar (VT), uma vez que a maior parte das cargas acumuladas no óxido são positivas, deixa os transistores pMOS mais imunes a corrente parasitária da segunda interface, e novamente degrada as características dos nMOS. Os transistores com aletas mais largas têm uma maior área de óxido enterrado abaixo do filme de silício, o que resulta em um maior acúmulo de cargas. Portanto, a degradação dos parâmetros foi mais acentuada do que em dispositivos com aletas mais estreitas. Transistores com canal curto estão sujeitos aos efeitos de canal curto e se mostraram mais suscetíveis à radiação de próton na região de sublimiar. Além da análise dos parâmetros básicos, realizou-se uma análise de compromisso entre três parâmetros analógicos: a eficiência do transistor (gm/ID), a frequência de ganho unitário (fT) e o ganho intrínseco de tensão (AV). Eles foram estudados em função do coeficiente de inversão (IC), sendo possível verificar o comportamento dos dispositivos em cada regime de inversão e, posteriormente, o melhor compromisso entre os parâmetros, para uma dada aplicação. Em baixas temperaturas foi também observado que enquanto para os parâmetros digitais, os transistores de canal p mostraram um melhor desempenho quando focando os parâmetros digitais (tensão de limiar e inclinação de sublimiar), nFinFETs mostraram-se mais imunes a radiação de prótons em baixa temperatura, quando analisados os parâmetros analógicos como o ganho intrínseco de tensão (resposta mais estável à radiação em baixas temperaturas). / This master degree\'s dissertation aims to study the low temperature electrical behavior of tridimensional transistors on insulator (SOI FinFET) under the effects of proton radiation, through experimental methods and numeric simulations. Initially, it was compared the transistors\' behavior before and after they have been subjected to proton radiation, at room temperature. This analysis was performed for both p- and n-channel devices, studying how the analog parameters change after the devices are irradiated by protons with approximately 60 MeV energy. The effects of total ionization dose on SOI FinFET devices were studied. These effects are manifested in different, very often opposing ways for nMOS and pMOS transistors. The radiation effects on the subthreshold slope (SS) in pFinFETs, for example, resulted in a switching speed improvement, while the nFinFETs were degraded. Also, the negative shift in the threshold voltage (VT), as most of the oxide trapped charges are positive, made the pMOS transistors more immune to the parasitic current at the second interface, and, again, the nMOS ones had their characteristics degraded. The wide-fin transistors have a bigger oxide area beneath the silicon film, which results in a greater charge buildup. Hence, the parameter degradation was more substantial than for narrow-fin devices. Short-channel transistors are subject to short-channel effects and showed themselves more susceptible to proton irradiation at the subthreshold region. In addition to the basic parameter analysis, it was done a tradeoff analysis between three analog parameters: the transistor efficiency (gm/ID), the unit gain frequency (fT) and the intrinsic voltage gain (AV). They have been studied as a function of the inversion coefficient (IC), where it was possible to observe the devices\' behavior for each inversion regime and, after, the best tradeoff between the parameters, for a given application. At low temperature, it was also observed that while pFinFETs have a better performance when looking at digital parameters VTH and SS after irradiation, nFinFETs showed more immunity to proton radiation when analyzed from their analog parameter with a more stable response to low temperatures.

Com o objetivo de melhorar a eficiência as células solares de silício do tipo n+pp+, foi desenvolvido um modelo de otimização teórica visando dar subsídios para otimizar convenientemente as diversas etapas envolvidas no processo de fabricação destes dispositivos. Para levar a cabo o estudo teórico foi desenvolvido um programa considerando as características das três regiões que compõe a célula solar n+, base p e emissor posterior p+. O emissor frontal e a base foram analisados através de modelos teóricos com soluções analíticas, enquanto que a região posterior foi analisada através da teoria clássica. Foram otimizados dois tipos de emissores: homogêneos e duplamente difundidos, utilizando parâmetros internos atualizados. Através dos resultados teóricos obtidos, verificou-se o excelente comportamento dos emissores homogêneos, pouco dopados, profundos e passivados. Melhores resultados teóricos foram obtidos com emissores duplamente difundidos, ou seja, compostos por diferentes níveis de concentrações de dopantes nas regiões passivadas e metalizadas. Entretanto, através da comparação entre emissores homogêneos e os duplamente difundidos, verificou-se uma predominância dos homogêneos para aplicações industriais. Assim sendo, a comparação foi seguida de uma análise da dependência dos emissores homogêneos com o fator de sombreamento metálico (Fm). Uma vez realizadas as otimizações teóricas, passou-se ao desenvolvimento tecnológico de células solares com emissores duplamente difundidos e passivados. Visando incrementar o rendimento das células solares, diversas etapas do processo de fabricação foram implementadas e/ou melhoradas, tais como, o uso de aditivos clorados (C33), na limpeza dos fornos e no crescimento da camada passivadora e anti-refletora do dióxido de silício, a texturização química e a pré-deposição de fósforo em tubo aberto. O sistema anti-refletor (superfície texturizada com dióxido de silício) foi utilizado, uma vez que produziu uma significativa redução da reflexão da superfície frontal da célula solar. As células solares desenvolvidas neste trabalho foram caracterizadas utilizando diversas técnicas como curva IxV no escuro e sob iluminação, curvas de corrente de curto-circuito versus tensão de circuito aberto e respostas espectrais ou eficiências quânticas. Os resultados obtidos mostraram a excelente qualidade alcançada pelos emissores desenvolvidos, tanto com relação à eficiência de coleção para curtos comprimentos de onda, como no referente à pouca contribuição à densidade de corrente de recombinação. Das análises teórico-experimentais realizadas concluiu-se que as células desenvolvidas neste trabalho estão limitadas pela recombinação na região de base, devendo ser este um dos caminhos a ser seguido visando melhorar o rendimento destes dispositivos. A célula mais representativa do processo utilizado alcançou uma eficiência de (16,9 ± 0,3)%, uma tensão de circuito aberto de 639,6mV e uma densidade de corrente de curto-circuito de 33,67mA/cm² (medidas realizadas no National Renewable Energy Laboratory (NREL)). / Searching for the improvement of n+pp+ solar cell efficiencies, a theoretical model was developed in order to optimize the emitter parameters and several technological processes were implemented in the fabrication of these devices. Thus, a code considering the characteristics of the different regions n+ emitter, base region and p+ emitter were developed. The emitter n+ and the base region were analyzed by means of the theoretical model with analytical solutions, while the p+ emitter was analyzed considering the classical theory. Using update parameters, a optimization was made for the two kinds of emitters. And by means of the theoretical results, the excellent behavior of homogeneous emitters when moderately doped, relatively thick and passivated. The best theoretical results were found with two-step diffusion emitters. However, comparing the two kinds of emitters a remarkable importance was found for practical applications of homogeneous emitter. Thus, a comparison considering the dependence of homogeneous emitters on the metal-grid shadowing factor (Fm) was fulfilled. The technological development was fulfilled with some innovations in the fabrication process; such as the use of C33 (in the cleaning of high temperature furnaces, as well as for growing the SiO2), chemical texturizations and phosphorus pre-deposition in open tube furnaces. The anti-reflection system was chosen, considering the theoretical-experimental optimizations developed for anti-reflection coatings. The solar cells were characterized by current density versus voltage curve under darkness and illumination, quantum efficiency and so on. The obtained results showed the excellent quality reached for the developed emitters, as for the internal quantum efficiency as for the low recombination current density. Analyzing the theoretical and experimental results, it was found that the base region is limiting the performance of the cells. Thus, this must be a way of improving the efficiency of these cells. The best solar cell has a short-current density of 33.67mA/cm², an open-circuit voltage 639.6mV and efficiency of (16.9 ± 0.3)%, measured by National Renewable Energy Laboratory (NREL).

Neste trabalho é proposta uma geometria alternativa para detecção do espalhamento de luz LASER, com o objetivo de determinar o tamanho e o número de partículas aderidas em lâminas de silício com diferentes acabamentos superficiais. Neste trabalho foi utilizado um modelo teórico que descreve o espalhamento de luz por partículas dielétricas previamente depositadas sobre superfícies polidas. Esse modelo baseia-se na teoria analítica de espalhamento por partículas dielétricas suspensas num meio desenvolvida por Gustav Mie26, adaptado para partículas aderidas em superfícies28,29. Para caracterizar o equipamento por nós construído, foram utilizadas amostras contendo diferentes características ou feições superficiais: partículas de LATEX com quatro diâmetros diferentes (0,1 mm, 0,6 mm, 1,1 mm e 5,0 mm) previamente depositadas, amostras de lâminas de silício contendo padrões de linhas com alturas, larguras e espaçamentos conhecidos e amostras com micro-gotas de glicerina de diversos diâmetros (500 1800 mm). Obtivemos a intensidade total de luz espalhada em função das seções de espalhamento de cada elemento citado. Também foram feitas medidas de contagem de partículas e, em alguns casos, uma medida da assimetria horizontal das partículas presentes nas superfícies. Os resultados das medidas de espalhamento de luz por partículas e micro-gotas de glicerina foram comparados com os resultados previstos pelo modelo da reflexão desobstruída (URM) através de um programa implementado no MATLAB para o cálculo de seções de espalhamento, elaborado com base numa rotina de cálculo proposta por Bohren e Huffman. / In this work, it is proposed an alternative geometry to detect LASER light scattering to obtain the average size and concentration of particles adhered on silicon wafers with different surface finishing. It was used a theoretical model for light scattering from dieletric particles which were previously deposited onto polished surfaces. This model is based on the analitical scattering theory of suspended particles developed by Gustav Mie26 which was adapted for particles adhered on silicon surfaces28,29. To characterize our Home-Built Equipment, it was used different samples with different surface features: silicon wafers with LATEX spheres of four different diameters (0.1 mm, 0.6 mm, 1.1 mm and 5.0 mm), surface lines with different width, height and inter-spacing, and liquid micro-drops of glicerine with several diameters (500-1800 mm). We have obtained the total intensity of scattered light as a function of the scattering section for each mentioned feature. Also, particle counting and, in some cases, measurements of horizontal assimetry of the particles were done. The light scattering measurements of particles and micro-drops were modeled using the Unbstructed Reflection Model to obtain the scattering sections with the aid of a calculation routine as proposed by Bohren and Huffman.

O objetivo deste trabalho foi desenvolver métodos para a determinação simultânea de Pb, Si e P em gasolinas por ICP OES em conformidade com a Agência Nacional de Petróleo (ANP). O mercado da gasolina no Brasil é regulado pela Agência Nacional do Petróleo (ANP) e pela Lei Federal 9.478/97 (Lei do Petróleo) e, conforme Resolução ANP n°40, de 25.10.2013, a determinação de chumbo é exigida quando houver suspeita de contaminação. O chumbo era adicionado, desde 1922 para elevar o índice antidetonante da gasolina, mas devido a sua toxicidade foi mundialmente substituído. A determinação do silício passou a ser exigida em 1 de Janeiro de 2014 nas gasolinas, porque frações leves contaminadas com silício, quando usadas como combustíveis, podem gerar problemas aos motores automotivos, uma vez que os aditivos antiespumantes, a base de oligômeros contendo silício, são adicionados durante o processo de refino. O fósforo é um aditivo estimulante da extração do petróleo, sua determinação também é exigida quando houver suspeita de contaminação, pois concentrações acima do limite máximo podem desativar os catalisadores dos carros. No preparo de amostras foram utilizadas duas estratégias, a primeira diluição da gasolina com solventes orgânicos 10% da gasolina e 90% de Premisolv-Constan, com a vantagem da int rodução direta, porém necessita câmara refrigerada e fluxo de O2. E preparo da amostra por emulsão tipo óleo/água (O/W), preparada utilizando 1 mL de gasolina com 3 mL de surfactante Tergitol TMN-6&#174; (20% m v-1), o qual foi escolhido entre 4 surfactantes (TritonTM X-100,TritonTM X-114, TergitolTMTMN-6 e TergitolTM 15-S-9) por ter apresentado melhor desempenho na formação da emulsão e menor branco analítico. Essa segunda estratégia apresentou vantagens em relação a primeira, pois reduz a introdução da matéria orgânica para 10% e dispensa o uso de câmara especial e fluxo de O2. As amostras foram analisadas com a construção de curvas de adição padrão a fim de eliminar os efeitos de matriz. Também foram analisadas amostras dopadas com padrão orgânico nas concentrações dos limites estabelecidos pela Resolução ANP. As recuperações foram de 86% a 98% para Pb, 90% a 106% para Si e 86% a 110% para P. Portanto o método desenvolvido demonstrou a possibilidade da determinação simultânea de Si, Pb e P nos limites estabelecidos pela legislação (Pb = 5 mg LTM-1, P = 1,3 mg L-1 e Si limite máximo ainda não estabelecido) e está de acordo com a Química Verde e Gestão de Saúde Meio Ambiente e Segurança. / The objective of this work was to develop methods for the simultaneous determination of Pb, Si and P in gasoline by ICP-OES in accordance with the National Petroleum Agency (ANP). The Brazilian gasoline market is regulated by the National Petroleum Agency (ANP) and Federal Law 9.478 / 97 (Petroleum Law) and according to ANP Resolution No. 40, dated 10.25.2013, the determination of lead is required when there is suspected contamination. Lead was added since 1922 to raise the antiknock index of gasoline, but because of its toxicity it has been worldwide replaced. The determination of silicon was required on 1 January 2014 in gasoline. Light fractions contaminated with silicon, when used as fuel, can cause problems for automotive engines, since antifoaming additives, based on silicon-containing oligomers, are added during the refining process. Phosphorus is a stimulating additive to petroleum extraction; its determination is also required when contamination is suspected, as concentrations above the upper limit can deactivate the catalysts of the cars. In the preparation of samples, two strategies were used, the first dilution of gasoline with organic solvents 10% of the gasoline and 90% of Premisolv-Constan, with the advantage of direct introduction, however, requires refrigerated chamber and O2 flow. Preparation of the sample by oil / water (O / W) emulsion, using 1 ml of gasoline with 3 ml of Tergitol TMN-6 surf surfactant (20% m v-1), which was chosen among 4 surfactants (TritonTM X-100, TritonTM X-114, TergitolTM TMN-6 e TergitolTM 15-S-9), because it showed better performance in the formation of the emulsion and lower analytical blank. This second strategy presents advantages over the first one because it reduces the introduction of the organic matter to 10% and dispenses with the use of special chamber and O2 flow. Samples were analyzed by constructing standard addition curves to eliminate matrix effects. We also analyzed doped samples with organic standards in the concentrations of the limits established by ANP Resolution. The recoveries were 86% to 98% for Pb, 90% to 106% for Si and 86% to 110% for P. Therefore, the method developed demonstrated the possibility of simultaneous determination of Si, Pb and P within the limits established by the legislation (Pb = 5 mg L-1, P = 1,3 mg L-1 and Si maximum limit not yet established) and is in accordance with the Green Chemistry and Health Management Environment and Safety.