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Propriedades Eletrônicas e Estruturais do Nitreto de Silício na Fase Amorfa / Structural and Electronic Properties of Silicon Nitride on Amorphous PhaseMota, Fernando de Brito 23 April 1999 (has links)
Neste trabalho desenvolvemos um potencial empírico para descrever as ligações químicas entre os átomos de silício, nitrogênio e hidrogênio usando a forma funcional de Tersoff. Exploramos as propriedades estruturais do nitreto de silício amorfo (a-SiNx:Hy) via simulação Monte Carlo e comparamos com dados experimentais. A boa descrição do sistema a-SiNx:Hy, para uma faixa de valores da concentração de nitrogênio (0<x<1,5) e da concentração de hidrogênio (0<y<40%) mostra que o modelo é realístico. Dependendo da concentração de nitrogênio, o hidrogênio possui preferência química diferente para ligar-se ao nitrogênio ou ao silício, o que é corroborado por resultados experimentais. Além do que, a incorporação do hidrogênio reduz consideravelmente a concentração de átomos subcoordenados no material. A estrutura eletrônica do amorfo e defeitos pontuais no nitreto de silício cristalino foram estudadas usando cálculos de primeiros princípios resolvendo as equações de Kohn-Sham. Para tal estudo as configurações inicialmente foram criadas via modelo empírico e serviram como entrada para o cálculo ab initio da energia total e das forças. Nossos resultados mostram que o hidrogênio tem um papel importante nas propriedades estruturais e eletrônicas do nitreto de silício amorfo. Em particular, demonstramos que o hidrogênio remove parcialmente níveis do gap de energia devido a saturação de ligações pendentes. / In this work we developed an empirical potential to describe the chemical bond among silicon, nitrogen and hydrogen atoms using the Tersoff functional form. We explored the structural properties of amorphous silicon nitride (a-SiNx:H,) through the Monte Carlo simulations and compared with experimental data. The good description of the a-SiNx:Hy, systems for a wide range of nitrogen contents (0<x<1.5) and hydrogen contents (0<y<40%) show the reliability of this model. Depending on nitrogen content, hydrogen has a different chemical preference to bond to either nitrogen or silicon, which is corroborated by experimental finding. Besides, hydrogen incorporation reduced considerably the concentration of undercoordinated atoms in the material. Electronic structure of amorphous and point defects in crystalline silicon nitride were studied using first-principles calculations solving the Kohn-Sham equations. For such study the configurations were created initially by empirical model as input for the ab initio total energy and forces calculations. Our results show that hydrogen plays an important role in the structural and electronic properties of amorphous silicon nitride. In particularly we demonstrated the role played by hydrogen to remove partially the levels in the energy gap due saturation of the dangling bond.
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FUNDAMENTAL INSIGHTS OF PLANAR AND SUPPORTED CATALYSTSCory A. Milligan (5930045) 10 June 2019 (has links)
<p>A fundamental understanding of
heterogeneous catalysis requires analysis of model catalytic surfaces in tandem
with complex technical catalysts. This work was divided in three areas, 1-
preparation and characterization of model surfaces synthesized by vapor
deposition techniques, 2- kinetic evaluation of model catalysts for formic acid
decomposition and dry methane reforming, 3- characterization and kinetic
evaluation of technical catalysts for the water gas shift reaction.</p>
<p>In the first project, model PdZn
intermetallic surfaces, a relevant catalyst for propane dehydrogenation, were
prepared using an ALD approach. In this work, model surfaces were synthesized
by exposing Pd(111) and Pd(100) surfaces to diethylzinc at ca. 10<sup>-6 </sup>mbar.
Several different surface structures were identified by careful control of the
deposition temperature of the substrate. Modifications in the adsorption
properties of these surfaces towards carbon monoxide and propylene coincided
with the structure of the PdZn surface layer. </p>
<p>In the second project, formic acid
decomposition kinetics were evaluated on model Pt catalysts. Formic acid
decomposition was found to be structure-insensitive on Pt(111), Pt(100), and a
polycrystalline foil under standard reaction conditions. CO selectivity
remained < 1% for conversions <10%. Additionally, inverse Pd-Zr model
catalysts were prepared by ALD of zirconium-t-butoxide (ZTB). Depending on
treatment conditions, either ZrO<sub>x</sub>H<sub>y</sub> or ZrO<sub>2</sub>
overlayers or Zr as sub-nanometer clusters could be obtained. The activity of
the model catalyst surface towards dry reforming of methane if the initial
state of the zirconium is metallic. </p>
<p>In the third project, Au/Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub>
heterodimer catalysts were characterized for their thermal stability. In-situ
TEM and XPS characterization demonstrates that the gold nanoparticles transform
into gold thin films that wet the Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub> surface as the
reduction of the oxide proceeds. DFT calculations show that the adhesion energy
between the Au film is increased on a partially reduced Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub>
surface. Additionally, Pt/Nb<sub>2</sub>CT<sub>x</sub> catalysts were
characterized and kinetics evaluated for the water gas shift reaction. XPS and
TEM characterization indicates that a Pt-Nb surface alloy is formed under
moderate reduction temperatures, 350<sup>O</sup>C. Water-gas shift reaction
kinetics reveal that the alloy-MXene interface exhibit high H<sub>2</sub>O
activation ability compared to a non-reducible support or bulk niobium carbide.
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Caracterização estrutural de peptídeos melanotrópicos e suas interações com agregados anfifílicos: um estudo por fluorescência e ressonância paramagnética eletrônica / Structural caracterization of melanotropic peptides and their interaction with amphilic aggregates: a study by fluorescence and electron spin resonanceFernandez, Roberto Morato 31 January 2002 (has links)
Neste trabalho são apresentados vários estudos com o peptídeo melanotrópico catiônico alfa-MSH (hormônio estimulador de melanócito) e análogos biologicamente mais ativos. Foram utilizadas as técnicas de fluorescência estática e resolvida no tempo, e RPE (ressonância paramagnética eletrônica). Com fluorescência, foi monitorado o aminoácido Trp (triptofano), presente em todos os peptídeos, e o aminoácido D-Nal (D-naphtul alanine), presente nos análogos cíclicos aqui estudados, para a obtenção de informações estruturais. Com RPE, utilizou-se marcadores de spin incorporados a dispersões lipídicas aniônicas de DMPG (1,2-dimyristoyl-sn-glycero-3-phospho-rac-glycerol), para o estudo da estrutura dos agregados anfifílicos e da interação peptídeo/lipídio, e o aminoácido paramagnético Toac (2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl-4-amino-4-carboxylic acid), ligado covalentemente ao alfaMSH e a seu análogo linear MSH-I (Nle POT.4, DPhe POT.7-alfa-MSH), para o estudo comparativo da conformação destes peptídeos. Com marcadores de spin, foi feito um estudo sobre modificações que o alfa-MSH causa em vesículas de DMPG, correlacionando o aumento da concentração de moléculas de água, em toda a extensão da cadeia hidrocarbônica, com a diminuição da fluidez da bicamada lipídica. O perfil de polaridade da bicamada lipídica, medido em amostras congeladas, foi encontrado ser diferente do observado em lipídeos na fase fluida, particularmente na presença de moléculas polares. É mostrado aqui que fosfolipídeos paramagnéticos, marcados no 16o. carbono da cadeia acila, incorporados em vesículas, monitoram a presença de duas populações, na chamada fase intermediária do DMPG (entre a fase gel e a líquido-cristal). A presença das duas populações fica evidente com a comparação dos espectros de RPE obtidos na presença e ausência de alfa-MSH: o peptídeo parece fazer desaparecer um dos ambientes monitorados pelo marcador de spin. ) As estruturas de análogos cíclicos do alfa-MSH, contendo, além do Trp, o fluoróforo D-Nal, foram estudadas em solução aquosa e em presença de vesículas de DMPG, e comparadas com a do peptídeo natural. Medidas de fluorescência do Trp indicam que, em meio aquoso, a estrutura dos análogos cíclicos (na região do Trp) está próxima da conformação adquirida pelo alfa-MSH em bicamadas lipídicas, sugerindo que os peptídeos cíclicos encontram-se, em solução, em uma forma mais adequada para penetração na membrana. Comparando com resultados obtidos com alfa-MSH, nos peptídeos cíclicos, o Trp parece penetrar mais profundamente na membrana lipídica. O aminoácido D-Nal penetra na bicamada lipídica, tendo seu espectro de fluorescência, e tempo de vida do estado excitado, drasticamente alterados pela presença de vesículas de DMPG. Tanto por RPE do Toac, como através da fluorescência do Trp, observa-se dependência da conformação do alfa-MSH e MSH-I com o pH do meio, o que é atribuído a titulação de cadeias laterais dos peptídeos. A análise das curvas de titulação dos peptídeos alfa-MSH e MSH-I, por fluorescência do Trp, sugere pequenas diferenças conformacionais entre estes dois peptídeos em meio aquoso, sendo maior o efeito observado em pH alcalino. Mostra também que as estruturas dos análogos marcados com a sonda paramagnética, em solução aquosa, são ligeiramente diferentes daquelas dos peptídeos originais, apesar de ter sido observado que a inserção do Toac em peptídeos melanotrópicos não altera a atividade biológica dos mesmos / Some studies with the cationic melanotropic peptide a-MSH (a-melanocyte stimulating hormone), and analogues biologically more active are presented here. Steady-state and time resolved fluorescence and EPR (electron paramagnetic resonance) have been used. Peptide structural information was obtained by the fluorescence spectroscopy of both the amino acid Trp (tryptophan), present in all the peptides monitored here, and that of D-Nal (D-naphtyl alanine), present only in cyclic analogues. EPR of spin labels incorporated in anionic lipid dispersions of DMPG (1,2-dimyristoyl-sn-glycero-3-phospho-rac-glycerol) has been used to study amphiphilic aggregate structure and peptide/lipid interaction. EPR was also applied to a comparative structural study of the paramagnetic amino acid Toac (2,2 ,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl-4-amino-4-carboxylic acid), covalently bound to a-MSH and its linear analogue MSH-1 (Nle4, DPhe7-a-MSH). With spin labels incorporated into the bilayers, it is shown that there is a correlation between the packing of fluid DMPG membranes, caused by a-MSH/lipid interaction, and the increase in bilayer interchain hydration. In frozen samples, alterations on the lipid bilayer polarity profile are shown to be different from those obtained at room temperature, particularly in the presence of polar molecules. It is shown here that paramagnetic phospholipids labeled at the 16th carbon of the acylchain, incorporated in DMPG vesicles, monitor the presence of two distinct sites in the lipid bilayer intermediate phase (between the gel and liquid crystal phases) . The presence of the two different spin populations is evident comparing the EPR spectra obtained in the presence and absence of a-MSH, as the peptide seems to make disappear one of the microenvironments monitored by the spin label.
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Propriedades Eletrônicas e Estruturais do Nitreto de Silício na Fase Amorfa / Structural and Electronic Properties of Silicon Nitride on Amorphous PhaseFernando de Brito Mota 23 April 1999 (has links)
Neste trabalho desenvolvemos um potencial empírico para descrever as ligações químicas entre os átomos de silício, nitrogênio e hidrogênio usando a forma funcional de Tersoff. Exploramos as propriedades estruturais do nitreto de silício amorfo (a-SiNx:Hy) via simulação Monte Carlo e comparamos com dados experimentais. A boa descrição do sistema a-SiNx:Hy, para uma faixa de valores da concentração de nitrogênio (0<x<1,5) e da concentração de hidrogênio (0<y<40%) mostra que o modelo é realístico. Dependendo da concentração de nitrogênio, o hidrogênio possui preferência química diferente para ligar-se ao nitrogênio ou ao silício, o que é corroborado por resultados experimentais. Além do que, a incorporação do hidrogênio reduz consideravelmente a concentração de átomos subcoordenados no material. A estrutura eletrônica do amorfo e defeitos pontuais no nitreto de silício cristalino foram estudadas usando cálculos de primeiros princípios resolvendo as equações de Kohn-Sham. Para tal estudo as configurações inicialmente foram criadas via modelo empírico e serviram como entrada para o cálculo ab initio da energia total e das forças. Nossos resultados mostram que o hidrogênio tem um papel importante nas propriedades estruturais e eletrônicas do nitreto de silício amorfo. Em particular, demonstramos que o hidrogênio remove parcialmente níveis do gap de energia devido a saturação de ligações pendentes. / In this work we developed an empirical potential to describe the chemical bond among silicon, nitrogen and hydrogen atoms using the Tersoff functional form. We explored the structural properties of amorphous silicon nitride (a-SiNx:H,) through the Monte Carlo simulations and compared with experimental data. The good description of the a-SiNx:Hy, systems for a wide range of nitrogen contents (0<x<1.5) and hydrogen contents (0<y<40%) show the reliability of this model. Depending on nitrogen content, hydrogen has a different chemical preference to bond to either nitrogen or silicon, which is corroborated by experimental finding. Besides, hydrogen incorporation reduced considerably the concentration of undercoordinated atoms in the material. Electronic structure of amorphous and point defects in crystalline silicon nitride were studied using first-principles calculations solving the Kohn-Sham equations. For such study the configurations were created initially by empirical model as input for the ab initio total energy and forces calculations. Our results show that hydrogen plays an important role in the structural and electronic properties of amorphous silicon nitride. In particularly we demonstrated the role played by hydrogen to remove partially the levels in the energy gap due saturation of the dangling bond.
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Fônons em hexaferritas Ba2Me2Fe12O22 (Me= Co, Mg e Zn) e BaFe12O19 / Phonons in hexaferrites Ba2Me2Fe12O22 (Me = Co, Mg and Zn) and BaFe12O19Silva Júnior, Flávio Moura e 31 August 2016 (has links)
Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-06-07T21:13:51Z
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FlavioMouraSilva.pdf: 12265404 bytes, checksum: 15367785bb1dabbe1c0f6398c05ce1c2 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-07T21:13:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1
FlavioMouraSilva.pdf: 12265404 bytes, checksum: 15367785bb1dabbe1c0f6398c05ce1c2 (MD5)
Previous issue date: 2016-08-31 / Fundação de Amparo à Pesquisa e ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Maranhão (FAPEMA) / In this study we investigated the hexaferrites type Y Ba2(Mg1-xCox)2Fe12O22 (x = 0; 0.2; 0.4; 0.6; 0.8 and 1), Ba2Zn2Fe12O22 (Zn2Y) and type M BaFe12O19 (BaM). The experimental techniques used were the X-ray diffraction, XANES (X-ray Absorption Near Edge Structure), XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy), Specular Reflectance IR Spectroscopy, Raman Spectroscopy, Magnetometry and Impedance Spectroscopy. The investigated samples were synthesized by ceramic conventional method. The results of X – ray diffraction confirmed to obtain the desired phase with a small amount of subphases, except for BaM did not show traces of impurities or subphases. XANES and XPS measurements indicated a predominance of 3+ valence for Fe ion and the presence of the 2+ and 3+ oxidation states to Co ions in the samples containing cobalt. As for measures of Raman spectroscopy and reflectance speculate at room temperature it was possible to classify the main bands, qualitatively, making a comparison of the spectra measured with ferrites spectra reported in the literature. From this analysis it was possible associate the high-frequency bands (560-700 cm -1) and low frequency bands (<130 cm-1) with vibration tetrahedra (Mg, Co and Zn)O4 and Ba-O, respectively. As for the system Ba2(Mg1-xCox)2Fe12O22, the specular reflectance spectra and X-ray diffraction patterns showed no appreciable change with magnesium substitution by cobalt, showing no change of space group in the samples due to this substitution. Analysis of the Raman spectra of this system showed that the bands shift to low frequency regions as it grows cobalt content in the structure and new bands at 623 cm-1 and 459 cm-1 appear, which are due to vibration Co-O bonds. Anomalies were observed in the phonon parameters (frequency, width and intensity) in Raman spectroscopy measurements at high and low temperatures in Ba2Mg2Fe12O22 (Mg2Y) samples, Ba2Zn2Fe12O22 (Zn2Y) and BaFe12O19 (BaM) at temperatures where they exhibit magnetic phase transitions. With the aid of additional magnetic measurements, we analyze these results in terms of the spin-phonon coupling. Furthermore, the observation of spin-phonon coupling in the low temperature on Mg2Y suggested magnetostriction as magnetoelectricity mechanism for this material. The electrical measurements on Mg2Y showed that the relaxation process is due to conductive mechanisms being thermally activated and showed grain and grain boundary contributions to the impedance of the sample. / Neste trabalho foram investigadas as hexaferritas tipo Y Ba2(Mg1-xCox)2Fe12O22 (x=0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 e 1), Ba2Zn2Fe12O22 (Zn2Y) e tipo M BaFe12O19 (BaM). As técnicas experimentais utilizadas foram a Difração de raios X, XANES (X-ray Absortion Near Edge Structure), XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy), Espectroscopia no Infravermelho por Refletância Especular, Espectroscopia Raman, Magnetometria e Espectroscopia de Impedância. As amostras investigadas foram sintetizadas por método convencional cerâmico. Os resultados de difração de raios X confirmaram a obtenção das fases pretendidas com uma pequena quantidade de subfases, exceto para BaM que não apresentou traços de impurezas ou subfases. Medidas XANES e XPS indicaram uma redominância a valência 3+ para o Íon Fe e a presença dos estados de oxidação 2+ e 3+ para os Íons Co nas amostras que contém cobalto. Quanto ¾s medidas de Espectroscopia Raman e Refletância Especular ¾ temperatura ambiente foi possível classificar a principais bandas, de forma qualitativa, fazendo um comparativo dos espectros medidos com os espectros de ferritas reportados na literatura. Dessa análise foi possível associar as bandas de alta frequência (560-700 cm-1) e as bandas de baixa frequência (<130 cm-1) ¾s vibrações de tetraedros (Mg, Co e Zn)O4 e de Ba-O, respectivamente. Quanto ao sistema Ba2(Mg1-xCox)2Fe12O22, os espectros de refletância especular e padrões de difração de raios X não apresentaram mudanças apreciáveis com a substituição de magnésio por cobalto, mostrando que não há mudança de grupo espacial nas amostras devido a essa substituição. A análise dos espectros Raman desse sistema, mostrou que as bandas se deslocam para regiões de baixa frequência ¾ medida que cresce o teor de cobalto na estrutura e que novas bandas em 623 cm-1 e 459 cm-1 surgem, sendo estas devido ¾ vibração de ligações Co-O. Foram observadas anomalias nos parâmetros de fônons (frequência largura e intensidade) nas medidas de espectroscopia Raman em altas e baixas temperaturas nas amostras Ba2Mg2Fe12O22 (Mg2Y), Ba2Zn2Fe12O22 (Zn2Y) e BaFe12O19 (BaM) em temperaturas nas quais estas exibem transições de fase magnética. Com o auxílio de medidas magnéticas complementares, analisamos tais resultados em termos do acoplamento spin-fônon. Além disso, a observação do acoplamento spin-fônons em baixa temperatura na Mg2Y sugeriu a magnetostrição como mecanismo de magnetoeletricidade para este material. As medidas elétricas na Mg2Y mostraram que o processo de relaxação se deve a mecanismos condutivos termicamente ativados e revelaram contribuições de grão e contorno de grão para a impedância da amostra.
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Filament carburization during the hot-wire chemical vapour deposition of carbon nanotubes.Oliphant, Clive Justin. January 2008 (has links)
<p>This study reports on the changes in the structural properties of a tungsten-filament when exposed to a methane / hydrogen ambient for different durations at various filament-temperatures.</p>
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The effects of labour policies in the PiedmontRegion of Italy on equity in the labour market:Reflections on women in LabourHeinrich John Gerwel January 2010 (has links)
<p>The study concentrates on a particular type of state intervention in social policy. It considers whether policy reforms and subsequent provision of information with regards to the issue of parental leave and part-time work arrangements, makes an impact on gender equity in the labour market (Del Boca, 2002 / Naldini & / Saraceno, 2008). Giddens&rsquo / theory of structuration is the conceptual framework from which this study approaches these questions. It is thus held that agents (in this instance, women) are constrained by structures (labour policy framework and institutionalised labour practices) to achieve specific social goals. And further: that the apparent lack of power on the part of agents requires intervention on the part of the state apparatus to correct the failure (or inability) of the labour market to deliver the social justice as aspired to in the cited European Employment Strategy, as well as fostering economic efficiency (Barr, 1992). I further contend that not only are agents constrained by structural properties, but that institutional reform (in the form of labour policy reform) is constrained by the human action1 of the management of firms and enterprises as economic agents within the policy framework.</p>
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Filament carburization during the hot-wire chemical vapour deposition of carbon nanotubes.Oliphant, Clive Justin. January 2008 (has links)
<p>This study reports on the changes in the structural properties of a tungsten-filament when exposed to a methane / hydrogen ambient for different durations at various filament-temperatures.</p>
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The effects of labour policies in the PiedmontRegion of Italy on equity in the labour market:Reflections on women in LabourHeinrich John Gerwel January 2010 (has links)
<p>The study concentrates on a particular type of state intervention in social policy. It considers whether policy reforms and subsequent provision of information with regards to the issue of parental leave and part-time work arrangements, makes an impact on gender equity in the labour market (Del Boca, 2002 / Naldini & / Saraceno, 2008). Giddens&rsquo / theory of structuration is the conceptual framework from which this study approaches these questions. It is thus held that agents (in this instance, women) are constrained by structures (labour policy framework and institutionalised labour practices) to achieve specific social goals. And further: that the apparent lack of power on the part of agents requires intervention on the part of the state apparatus to correct the failure (or inability) of the labour market to deliver the social justice as aspired to in the cited European Employment Strategy, as well as fostering economic efficiency (Barr, 1992). I further contend that not only are agents constrained by structural properties, but that institutional reform (in the form of labour policy reform) is constrained by the human action1 of the management of firms and enterprises as economic agents within the policy framework.</p>
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Nanofios de germânio : síntese, caracterização estrutural, propriedades elétricas e aplicaçõesGouveia, Riama Coelho 09 August 2016 (has links)
Submitted by Alison Vanceto (alison-vanceto@hotmail.com) on 2016-10-14T14:07:00Z
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TeseRCG.pdf: 9443950 bytes, checksum: c796772c281fb76668fa0cfcaa9debe4 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-21T13:11:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2016-08-09 / Não recebi financiamento / The element germanium is part of the history of electronic equipment based on semiconductor
from its early days with the invention of the transistor, until today with current research
related to growth of germanium nanowires and their application in devices such as transistors,
sensors, solar cells, etc. Different experimental methods can be used for obtaining germanium
nanowires. Among these, one of the most widely used and efficient is the vapor-liquid-solid mechanism, in which vapor phase germanium is adsorbed onto a liquid seed metal catalyst, usually gold, and then precipitated at the liquid-solid interface, resulting in the nanowire. Although the metal has only the catalyst function, some atoms may diffuse along the nanowires and affect their properties. Then, one of the aims of this work was to synthesize germanium nanowires by the vapor-liquid-solid method with the use of five different catalysts – gold, silver, copper, indium and nickel – and verify the influence of the metal on structural properties of the nanowires. As result of this stage it was found that is possible to obtain nanowires basically composed of single crystalline germanium with diamond structure, without apparent defects, having long-range order and with length/ diameter ratio of 103, using all the tested metals. Also in this stage it was observed that the metal catalyst had an influence on: the settings of synthesis process, such as the temperature of the heat treatment
and the synthesis temperature, and consequently in the germanium oxide around the nanowires; the diameters and diameter distributions of the nanowires, that lead to phonon confinement effect in nanowires with small diameters grown using nickel. Regarding
applications, the current interest in germanium is justified by some of its properties such as
high carrier mobility (electrons and holes), small values of indirect (0,66eV) and direct
(0,8eV) energy gaps associated with high absorption coefficient of electromagnetic radiation in visible an infrared wavelength, and a large excitonic Bohr radius which highlights
quantization effects. Thus, another objective of this research was to investigate electrical and
optoelectronic characteristics of the produced germanium nanowires, constructing single
nanowire devices and nanowire networks devices. The results of this part showed that: all the devices presented the semiconductor behavior expected for single crystalline germanium; the metal-semiconductor contact behavior – ohmic or Schottky – depended on the synthesis temperature and for the Schottky contacts, an insulating layer on the metal-nanowire interface, probably composed by germanium oxide, caused an increasing linear dependence of the barrier height with temperature; both thermal activation mechanism as well as variable range hopping were observed in germanium nanowire network devices, since small differences in diameter or on the surface of the nanowires can change the dominant transport mechanism, due to the large surface/ volume ratio of these nanostructures; the photoconductor
and the photodiode constructed with germanium nanowire network presented photo-response in a wide range of illumination power in visible and infrared light wavelengths. Finally,
complementing this PhD program, the activities of science dissemination developed at the
IFSP campus Sertãozinho prepared this institution for scientific research in physics and
showed the first results both in physics as in the physics teaching; motivating high school and college students to continue their studies. / O elemento químico germânio faz parte da história dos equipamentos eletrônicos baseados em
semicondutores desde seus anos iniciais, com a fabricação do primeiro transistor, até os dias
de hoje, com pesquisas como as que estão sendo realizadas nos últimos anos sobre o
crescimento de nanofios de germânio e sua aplicação em dispositivos como transistores,
sensores, células solares, etc. Os nanofios de germânio podem ser sintetizados por vários
métodos, sendo um dos mais comuns e eficientes o mecanismo vapor-líquido-sólido, em que
vapor de germânio é adsorvido por um metal catalisador em estado líquido, geralmente ouro,
e precipita-se na interface líquido-sólido compondo o nanofio cristalino. Ainda que o metal
tenha somente a função de catalisador, alguns átomos podem se difundir no nanofio afetando
suas propriedades. Assim, um dos objetivos deste trabalho foi sintetizar nanofios de germânio
pelo método vapor-líquido-sólido com o uso de cinco diferentes catalisadores – ouro, prata,
cobre, índio e níquel – e verificar a influência do catalisador em propriedades estruturais
desses nanofios. Como resultados desta etapa, verificou-se que é possível sintetizar nanofios
constituídos basicamente por germânio monocristalino em estrutura diamante, sem defeitos
aparentes, com ordem de longo alcance e relação comprimento diâmetro da ordem de 103 para
todos os metais de teste. Observou-se, ainda nesta etapa, que o metal catalisador exerceu
influência: em configurações do processo de síntese, como temperatura de tratamento térmico
e temperatura de síntese, e como consequência desta última, na camada de óxido de germânio
ao redor dos nanofios; nos diâmetros e distribuição de diâmetros dos nanofios, com
consequente efeito de confinamento de fônons nos nanofios de menor diametro crescidos com
o níquel. Em relação às aplicações, o interesse atual pelo germânio se justifica por algumas de
suas características, como a alta mobilidade de portadores (elétrons e buracos), os pequenos
valores de gap de energia direto (0,8eV) e indireto (0,66eV) associados a um alto coeficiente
de absorção de radiação eletromagnética em comprimentos de onda da luz visível e
infravermelha, além de um grande raio excitônico de Bohr que destaca os efeitos de
quantização. Desta forma, outro objetivo desta pesquisa foi investigar características elétricas
e optoeletrônicas dos nanofios de germânio produzidos, através da construção de dispositivos
de um único nanofio e de rede de nanofios. Os resultados desta parte do trabalho mostraram
que: todos os dispositivos apresentaram o comportamento semicondutor esperado para o
germânio monocristalino; o comportamento do contato metal-semicondutor – ôhmico ou
Schottky – dependeu da temperatura de síntese dos nanofios e que, para os contatos Schottky, uma camada isolante na interface metal-nanofio, provavelmente de óxido de germânio, gerou
uma dependência linear crescente da altura de barreira com a temperatura e contribuiu com a
condução de corrente através de processos de tunelamento; tanto o mecanismo de ativação
térmica quanto o hopping de alcance variável participaram do transporte de portadores nos
dispositivos de rede de nanofios de germânio, já que pequenas diferenças no diâmetro ou na
superfície dos nanofios podem alterar o mecanismo de transporte dominante, devido à grande
razão superfície/ volume nessas nanoestruturas; que o fotocondutor e o fotodiodo construídos
com a rede de nanofios de germânio apresentaram foto-resposta em uma larga faixa de
potências de iluminação em comprimentos de onda da luz visível e infravermelha. Por fim,
complementando o doutorado, as atividades de difusão da ciência realizadas no IFSP campus
Sertãozinho prepararam esta instituição para a pesquisa científica na área de física, mostraram
os primeiros resultados tanto na área de física quanto de ensino de física e motivaram a
continuidade de estudos em estudantes de ensino médio e superior.
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