Com o surgimento da era computacional com especial aplicação em química, as substâncias de origem naturais puderam ter suas informações armazenadas em bancos de dados. Desta forma, surge a oportunidade de se empregar bancos de dados de produtos naturais e de algumas ferramentas de quimioinformática como os estudos de Quantitative Structure-Retention Relationship (QSRR) para acelerar a identificação de substâncias em estudos metabolômicos. Este trabalho propôs o desenvolvimento de três estudos de QSRR, bem como a construção de um banco de dados (AsterDB) com estruturas químicas da família Asteraceae e informações a elas associadas (ex.: ocorrências botânicas e taxonômicas, atividade biológica, informações analíticas etc.) para auxiliar a desreplicação de substâncias em extratos vegetais. O primeiro estudo foi elaborado com 39 lactonas sesquiterpênicas (LST) analisadas em dois diferentes sistemas de solventes (MeOH-H2O 55:45 e MeCN-H2O 35:65), três grupos de descritores estruturais (2D-descr, 3D-1conf e 3D-weigh), dois diferentes conjuntos para treino e teste (26:13 e 29:10), quatro algoritmos para seleção de descritores (best first, linear forward - LFS, greedy stepwise e algoritmo genético - GA), três diferentes tamanhos de modelos (quatro, cinco e seis descritores) e dois métodos de modelagem (mínimos quadrados parciais - PLS e redes neurais artificiais - ANN). O segundo foi desenvolvido com 50 substâncias de diferentes classes químicas com intuito de avaliar as diferenças entre substâncias analisadas individualmente e em mistura em três diferentes equipamentos e dois métodos cromatográficos. O terceiro foi elaborado com 2.635 estruturas químicas com um teste externo comum a todos os modelos (25%, n = 656), três métodos de separação para teste e treino (partição baseada na resposta e baseada nos preditores 2D e 3D), três diferentes tamanhos de modelos selecionados por GA e dois métodos de modelagem (MLR e redes neurais feed-forward com regularização bayesiana - BRNN). O banco de dados AsterDB foi desenvolvido para ser preenchido de forma gradual e atualmente possui cerca de 2.000 estruturas químicas. O primeiro estudo de QSRR gerou bons modelos capazes de estimar o logaritmo do fator de retenção (logk) das LST com P2>0,81 para o sistema MeCN-H2O. O segundo estudo mostrou que não houve diferença estatística entre as substâncias analisadas individualmente e em mistura (p-valor>0,95) e que a correlação entre os dois métodos cromatográficos e equipamentos utilizados foi reprodutível (R>0,95). Estas análises mostraram que foi possível desenvolver modelos de QSRR para um método cromatográfico e equipamento e transpô-los para outro equipamento seguindo o uso de substâncias em comum. O terceiro estudo produziu modelos com boa capacidade de predição (P2>0,81) utilizando alta amplitude de espaço químico e rigor estatístico. Conclui-se que, estas informações podem ser utilizadas como uma plataforma piloto para análises de dados com objetivo de auxiliar na desreplicação de extratos de plantas em estudos metabolômicos / After the emergence of the computing era with special application in chemistry, all substances from natural sources might have their information stored in databases. Therefore, the opportunity arises to employ natural product databases and some chemoinformatic tools such as QSRR studies to speed up the identification of substances from metabolomic studies. This paper proposes the development of three QSRR studies as well as the building of a database (AsterDB) with chemical structures from the Asteraceae family and related information (i.e.: botanical and taxonomic occurrences, biological activity, analytical information, etc.) aiming to assist the dereplication of substances in plant extracts. The first study was carried out with 39 sesquiterpene lactones (STLs) analysed using two different solvent systems (MeOH-H2O 55:45 and MeCN-H2O 35:65), three groups of structural descriptors (2D-descr, 3D-1conf, and 3D-weigh), two different sets for training and testing (26:13 and 29:10), four algorithms for selection of descriptors (best first, LFS, greedy stepwise, and GA), three different model sizes (four, five, and six descriptors) and two modelling methods (PLS and ANN). The second study was developed with 50 compounds of different chemical classification in order to assess the differences between individual and mixed compounds analysed in three different equipments and two chromatographic methods. The third was elaborated with 2,635 chemical structures with a common external test to all models (25%, n = 656), three separation methods for testing- and training-set (based on response and on 2D and 3D predictors partitions), three different sizes of models selected by GA and two modelling methods (MLR and BrNN). The AsterDB database was developed to be populated gradually and currently, it has about 2,000 chemical structures. The first QSRR study generated good models, able to estimate the logarithm of the retention factor (logk) of STLs with P2>0.81 for the MeCN-H2O system. The second study showed that there was no statistical difference between the substances analysed individually and mixed (p-value>0.95) and the correlation between the two chromatographic methods and equipments used was reproducible (R>0.95). These analyses showed that it was possible to develop QSRR models for a chromatographic method and equipment and translate them into other equipment following the use of substances in common. The third study produced models with good predictive capacity (P2>0.81) using a high range of chemical space and statistical accuracy. In conclusion, this information can be used as a pilot platform for data analysis in order to assist in plant dereplication in metabolomics studies

Com o surgimento da era computacional com especial aplicação em química, as substâncias de origem naturais puderam ter suas informações armazenadas em bancos de dados. Desta forma, surge a oportunidade de se empregar bancos de dados de produtos naturais e de algumas ferramentas de quimioinformática como os estudos de Quantitative Structure-Retention Relationship (QSRR) para acelerar a identificação de substâncias em estudos metabolômicos. Este trabalho propôs o desenvolvimento de três estudos de QSRR, bem como a construção de um banco de dados (AsterDB) com estruturas químicas da família Asteraceae e informações a elas associadas (ex.: ocorrências botânicas e taxonômicas, atividade biológica, informações analíticas etc.) para auxiliar a desreplicação de substâncias em extratos vegetais. O primeiro estudo foi elaborado com 39 lactonas sesquiterpênicas (LST) analisadas em dois diferentes sistemas de solventes (MeOH-H2O 55:45 e MeCN-H2O 35:65), três grupos de descritores estruturais (2D-descr, 3D-1conf e 3D-weigh), dois diferentes conjuntos para treino e teste (26:13 e 29:10), quatro algoritmos para seleção de descritores (best first, linear forward - LFS, greedy stepwise e algoritmo genético - GA), três diferentes tamanhos de modelos (quatro, cinco e seis descritores) e dois métodos de modelagem (mínimos quadrados parciais - PLS e redes neurais artificiais - ANN). O segundo foi desenvolvido com 50 substâncias de diferentes classes químicas com intuito de avaliar as diferenças entre substâncias analisadas individualmente e em mistura em três diferentes equipamentos e dois métodos cromatográficos. O terceiro foi elaborado com 2.635 estruturas químicas com um teste externo comum a todos os modelos (25%, n = 656), três métodos de separação para teste e treino (partição baseada na resposta e baseada nos preditores 2D e 3D), três diferentes tamanhos de modelos selecionados por GA e dois métodos de modelagem (MLR e redes neurais feed-forward com regularização bayesiana - BRNN). O banco de dados AsterDB foi desenvolvido para ser preenchido de forma gradual e atualmente possui cerca de 2.000 estruturas químicas. O primeiro estudo de QSRR gerou bons modelos capazes de estimar o logaritmo do fator de retenção (logk) das LST com P2>0,81 para o sistema MeCN-H2O. O segundo estudo mostrou que não houve diferença estatística entre as substâncias analisadas individualmente e em mistura (p-valor>0,95) e que a correlação entre os dois métodos cromatográficos e equipamentos utilizados foi reprodutível (R>0,95). Estas análises mostraram que foi possível desenvolver modelos de QSRR para um método cromatográfico e equipamento e transpô-los para outro equipamento seguindo o uso de substâncias em comum. O terceiro estudo produziu modelos com boa capacidade de predição (P2>0,81) utilizando alta amplitude de espaço químico e rigor estatístico. Conclui-se que, estas informações podem ser utilizadas como uma plataforma piloto para análises de dados com objetivo de auxiliar na desreplicação de extratos de plantas em estudos metabolômicos / After the emergence of the computing era with special application in chemistry, all substances from natural sources might have their information stored in databases. Therefore, the opportunity arises to employ natural product databases and some chemoinformatic tools such as QSRR studies to speed up the identification of substances from metabolomic studies. This paper proposes the development of three QSRR studies as well as the building of a database (AsterDB) with chemical structures from the Asteraceae family and related information (i.e.: botanical and taxonomic occurrences, biological activity, analytical information, etc.) aiming to assist the dereplication of substances in plant extracts. The first study was carried out with 39 sesquiterpene lactones (STLs) analysed using two different solvent systems (MeOH-H2O 55:45 and MeCN-H2O 35:65), three groups of structural descriptors (2D-descr, 3D-1conf, and 3D-weigh), two different sets for training and testing (26:13 and 29:10), four algorithms for selection of descriptors (best first, LFS, greedy stepwise, and GA), three different model sizes (four, five, and six descriptors) and two modelling methods (PLS and ANN). The second study was developed with 50 compounds of different chemical classification in order to assess the differences between individual and mixed compounds analysed in three different equipments and two chromatographic methods. The third was elaborated with 2,635 chemical structures with a common external test to all models (25%, n = 656), three separation methods for testing- and training-set (based on response and on 2D and 3D predictors partitions), three different sizes of models selected by GA and two modelling methods (MLR and BrNN). The AsterDB database was developed to be populated gradually and currently, it has about 2,000 chemical structures. The first QSRR study generated good models, able to estimate the logarithm of the retention factor (logk) of STLs with P2>0.81 for the MeCN-H2O system. The second study showed that there was no statistical difference between the substances analysed individually and mixed (p-value>0.95) and the correlation between the two chromatographic methods and equipments used was reproducible (R>0.95). These analyses showed that it was possible to develop QSRR models for a chromatographic method and equipment and translate them into other equipment following the use of substances in common. The third study produced models with good predictive capacity (P2>0.81) using a high range of chemical space and statistical accuracy. In conclusion, this information can be used as a pilot platform for data analysis in order to assist in plant dereplication in metabolomics studies

Submitted by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2018-10-15T15:16:47Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação-Leandro.S.Fernandes.pdf: 1359976 bytes, checksum: 6a343537d69f7467ed412811332b1c45 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2018-10-15T15:16:59Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação-Leandro.S.Fernandes.pdf: 1359976 bytes, checksum: 6a343537d69f7467ed412811332b1c45 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-15T15:16:59Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação-Leandro.S.Fernandes.pdf: 1359976 bytes, checksum: 6a343537d69f7467ed412811332b1c45 (MD5) Previous issue date: 2018-06-04 / FAPEAM - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas / Seed dispersal is an extremely important process in the population dynamics of plants. This process can be mediated by dispersing agents as in the case of primates. During feeding these animals can spit or swallow the seeds of the fruits. When swallowing the seeds, a process known as endozoochory, these animals can increase germination, or even move seeds away from the parent plant, this can favor plants by avoiding competition, predation and disease on seeds and seedlings. We performed experiments such as the free-living tamarim (Saguinus bicolor) primate in the laboratory, using 23 species of fruits that are part of its diet, to test the effect of the passage of seeds through the digestive tract and which factors influence the time of seed retention. Tamarins favor most defecated seeds, increasing germination (50%) and speed of emergence (38,88%). The retention time was not influenced by the characteristics of the seeds or the amount of fiber in the fruit pulp, and the first appearance of the seeds in the feces was correlated with the quantities of swallowed seeds. Thus, tamarim can be considered an effective dispersant potential because the seeds remain viable after being defecated and the time the seeds are retained possibly favors dispersion. Therefore, seed dispersion mediated by tamarins may be beneficial for the maintenance and recovery of environments where these animals transit. / A dispersão de sementes é um processo extremamente importante na dinâmica populacional das plantas. Esse processo pode ser intermediado por agentes dispersores como no caso dos primatas. Durante a alimentação esses animais podem cuspir ou engolir as sementes dos frutos. Ao engolirem as sementes, processo conhecido como endozoocoria, esses animais podem aumentar a germinação, ou até mesmo, deslocar as sementes para longe da planta progenitora, isso pode favorecer as plantas por evitar a competição, predação e doenças sobre as sementes e plântulas. Realizamos experimentos com o primata sauim-de-coleira (Saguinus bicolor) em laboratório, usando 23 espécies de frutos que fazem parte da sua dieta, para testar o efeito da passagem das sementes através do trato digestório e quais fatores influenciam o tempo de retenção das sementes. Os sauins favorecem a maioria das sementes defecadas, aumentado a germinação (50%) e a velocidade de emergência (38,88%). O tempo de retenção não foi influenciado pelas caraterísticas das sementes ou quantidade de fibras na polpa dos frutos, entretanto, o primeiro aparecimento das sementes nas fezes mostrou-se correlacionado com a quantidades de sementes engolidas. Dessa forma, o sauim pode ser considerado um potencial dispersor eficaz, porque as sementes permanecem viáveis após serem defecadas e o tempo que as sementes ficam retidas possivelmente favorece a dispersão. Portanto, a dispersão de sementes mediada pelos sauins pode ser benéfica para a manutenção e recuperação de ambientes onde estes animais transitam.

Submitted by William Justo Figueiro (williamjf) on 2015-07-14T23:05:27Z No. of bitstreams: 1 03c.pdf: 7786125 bytes, checksum: 1e0da23c7cb679804d62aea58a41732a (MD5) / Made available in DSpace on 2015-07-14T23:05:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 03c.pdf: 7786125 bytes, checksum: 1e0da23c7cb679804d62aea58a41732a (MD5) Previous issue date: 2013-04-30 / CNPQ – Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / FINEP - Financiadora de Estudos e Projetos / O lixiviado gerado nos aterros caracteriza-se por conter altos teores de material orgânico recalcitrante e nutrientes com alto potencial poluidor. Diversas alternativas para o tratamento de lixiviados de aterros sanitários (LAS) têm sido amplamente estudadas obtendo-se bons resultados quanto à remoção de matéria orgânica biodegradável, porém, em sua maioria, não atingem os padrões de lançamento quanto à remoção de nutrientes. Tendo em vista a promoção de um tratamento adequado aos lixiviados e a minimização de impactos ambientais causados por este efluente, este trabalho estudou a aplicação de um contactor biológico rotatório (CBR) de 3 estágios, em escala piloto, para o tratamento de LAS. O objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho do CBR quanto à remoção de nitrogênio e verificar a relação desta com outros parâmetros como o TRH, razão C/N, cargas superficiais aplicadas e remoção dos compostos orgânicos. O sistema experimental foi operado com alimentação continua de lixiviado proveniente do aterro sanitário de São Leopoldo. Não foram realizados ajustes de pH e temperatura. Nas primeiras 8 semanas operou-se o sistema com um TRH de 15 h (fase 1) e nas 8 semanas subsequentes com TRH de 24h (fase 2). Como resultado, observou-se que a oxidação do nitrogênio amoniacal (NA) alcançou 94% na fase 2 de operação sendo este valor significativamente maior do que o da fase 1 onde se obteve cerca de 49% de oxidação do NA. Não foram obtidas boas remoções de orgânicos, porem observou-se uma melhora na remoção de todos os parâmetros na fase 2 de operação. Esta melhora na eficiência do sistema na fase 2 foi atribuída ao aumento de TRH. Quanto à avaliação da nitrificação no sistema, foi possível observar, na fase 2 de operação, o acúmulo de nitrito predominantemente, enquanto a concentração de nitrato no efluente final foi praticamente inexistente variando de 13 a 31 mg/L . Para as condições avaliadas por este estudo, concluiu-se que, o CBR estudado apresenta potencial para realizar a nitrificação e remoção dos compostos nitrogenados presentes no LAS. Entretanto as condições operacionais devem ser reestudadas para permitir a nitrificação total e não apenas a formação de nitrito. Da mesma forma, prover a remoção de compostos orgânicos carbonáceos. O TRH de 24h proporcionou uma melhora nas eficiências de remoção pelo sistema. Porém, para um melhor desempenho do CBR são necessárias investigações quanto aos ajustes nos parâmetros de operação que possibilitem aumentar a eficiência tanto da nitrificação quanto na remoção de matéria orgânica carbonacea. / The leachate generated in landfills is characterized by high levels of recalcitrant organic compounds and nutrients with high polluter potential. Several alternatives for the treatment of landfill leachate (LL) have been widely studied and presented good results regarding the removal of biodegradable organic matter, however, most of these systems do not reach the standards of environmental disposal of nutrients such as nitrogen compounds. Owing to promote an appropriate treatment to the leachate and minimize the environmental impacts caused by this effluent, this work studied the application of a 3 stage rotating biological contactor (RBC) in a pilot scale. The objective of this study was to evaluate the removal of nitrogen and overall performance of the RBC and check the relationship of this removal with other parameters such as the HRT, C/N ratio, ammonium and COD loads and removal of organic compounds. The experimental system was fed continuously with leachate from São Leopoldo landfill. No adjustments of pH and temperature were made. The first 8 weeks the system was operated applying an HRT of 15 h (1st period) and for the 8 subsequent weeks with HRT of 24h (2nd period). As a result, it was observed that the oxidation of ammonium nitrogen reached 94% in the 2nd period of operation which was greater than the 1st period which obtained approximately 49% of ammonium nitrogen oxidation. Low levels of organic compounds removal were obtained, however an improvement was observed in the organics removal efficiency in the 2nd period of operation. This improvement in overall efficiency of the system in the 2nd period was due to the increase of the HRT. Regarding the evaluation of nitrification in the system, in 2nd period of operation was observed the accumulation of nitrite in the system, while the concentration of nitrate in the final effluent was practically non-existent, ranging from 13 to 31 mg/L. For the conditions evaluated in this study, the conclusion was that the experimental RBC has the potential to carry out the nitrification and the removal of nitrogen compounds in the landfill leachate. Meanwhile, the operational conditions must be re-studied to allow the total nitrification and not only the formation of nitrite, as well as provide the removal of carbonaceous organic compounds. The HRT of 24h provided an improvement on removal efficiencies by the system. However, for a better performance of the RBC, investigations are necessary concerning adjustments in the operational parameters that increase efficiency of nitrification and removal of organic matter.

Submitted by Neusa Fagundes (neusa.fagundes@unioeste.br) on 2017-09-15T19:02:10Z No. of bitstreams: 1 Simoni_Venzon2017.pdf: 2968978 bytes, checksum: 8d86880483b828aa9362b011294b38c9 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-15T19:02:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Simoni_Venzon2017.pdf: 2968978 bytes, checksum: 8d86880483b828aa9362b011294b38c9 (MD5) Previous issue date: 2017-02-17 / Along with the expansion of poultry activity, expressive amounts of poultry litter are generated every year, reaching 100 million tons. An alternative for the disposal of this residue is its use as a substrate for anaerobic biodigestion, which converts organic matter into biogas and digestate, with high nutritive value that can be used as biofertilizer. Because it is a solid residue with low humidity, to facilitate digestion, currently, large amounts of potable water are used. In this study, potable water was replaced by another liquid residue, swine wastewater, highlighting a co-digestion. Co-digestion of the poultry litter with the swine effluent was performed in a horizontal tubular anaerobic reactor with semi-continuous feed, operated at room temperature. By means of the application of a central rotational compound design, the biogas production was studied according to the operational parameters: volatile solids fed, in concentrations ranging from 2 to 8%, and hydraulic retention time, in intervals of 2.95 to 17.05 days. The effluent with low concentrations of nitrogen, total solids and alkalinity together with the reduced concentrations of Ca, K, Zn and absence of Cu can be used in co-digestion with the chicken litter, imparting humidity and neutralizing the toxicity of inhibitory compounds. Biogas production in all biodigesters started on the first day of operation and stabilized soon after the adaptation period (100 h), due to the good quality of the inoculum that had previously been acclimatized. The biogas production rate ranged from 73.69 to 295.26 dm3.kgSVal-1. An increase in biogas production rate can be achieved with high periods of hydraulic retention and with a lower concentration of volatile solids fed to the digester. The highest biogas production rate, with 48% methane, was obtained in a reactor fed with 2.87% volatile solids and hydraulic retention time of 15 days, yielding an energy potential of 0.034 MJ.day-1. The obtained statistical model was able to explain in 90% the experimental data and can be used in the prediction of the biogas production from co-digestion with poultry litter and swine wastewater. Even with the high alkalinity from the poultry litter, it was not enough to buffer the accumulation of volatile acids, occurring decrease in pH. In all reactors the carbon: nitrogen ratio in the substrates remained around 32.04±0.01 and there was no increase in pH, indicating no inhibition by ammonia. In all the reactors there was reduction of organic and nitrogen loads. Even with high organic load and in the presence of plant and soil nutrients, the digestates can be used as fertilizer with economic and ecological benefits. / Junto à expansão da atividade avícola, expressivas quantidades de cama de frango são geradas todo ano, podendo chegar a 100 milhões de toneladas. Uma alternativa para a disposição deste resíduo está na sua utilização como substrato para biodigestão anaeróbia, que converte a matéria orgânica em biogás e digestato, com alto valor nutritivo e que pode ser utilizado como biofertilizante. Por ser um resíduo sólido com pouca umidade, para favorecer a digestão, atualmente são utilizadas grandes quantidades de água, a qual foi aqui substituída por outro resíduo líquido: água residuária de abatedouro e indústria de beneficiamento de suínos, evidenciando uma codigestão. A codigestão da cama de frango com efluente suíno foi realizada em um reator anaeróbio tubular horizontal com alimentação semi-contínua, operado à temperatura ambiente. Por meio da aplicação de um DCCR, a produção de biogás foi estudada em função das condições operacionais: sólidos voláteis adicionados, em concentrações que variaram de 2 a 8%, e tempo de retenção hidráulica, em intervalos de 2,95 a 17,05 dias. O efluente com baixas concentrações de nitrogênio, sólidos totais e alcalinidade, junto com as reduzidas concentrações de Ca, K, Zn e ausência de Cu, pode ser utilizado em codigestão com a cama de frango, conferindo umidade e a neutralização da toxicidade de compostos inibitórios. A produção de biogás em todos os biodigestores começou ainda no primeiro dia de operação e estabilizou logo após o período de adaptação (100 h), devido à boa qualidade do inóculo, que havia sido previamente aclimatado. A taxa de produção de biogás variou de 73,69 a 295,26 dm3.kgSVal-1. Um aumento na taxa de produção de biogás pode ser conseguido com elevados tempos de retenção hidráulica e com uma menor concentração de sólidos voláteis adicionados ao biodigestor. A maior taxa de produção de biogás, com 48% de metano, foi obtida em um reator alimentado com 2,87% de sólidos voláteis e tempo de retenção hidráulica de 15 dias, rendendo um potencial energético de 0,034 MJ.dia-1. O modelo estatístico obtido conseguiu explicar em 90% os dados experimentais e pode ser utilizado na previsão da produção de biogás a partir da codigestão com cama de frango e água residuária de abatedouro e indústria de beneficiamento de suínos. Mesmo com a alta alcalinidade proveniente do resíduo cama de frango, esta não foi suficiente para tamponar o acúmulo de ácidos voláteis, ocorrendo a queda do pH. Em todos os reatores, a razão C:N nos substratos permaneceu em torno de 32,04±0,01 e não houve aumento do pH, indicando que não houve inibição por amônia. Em todos os reatores houve redução da carga orgânica e de nitrogênio. Ainda com alta carga orgânica e na presença de nutrientes das plantas e do solo, como S, Ca, Mg e pequenas quantidades de metais pesados, os digestatos podem ser utilizados como fertilizante com benefícios econômicos e ecológicos.

O objetivo principal deste trabalho é o estudo de transistores UTBOX SOI não auto-alinhados operando como célula de memória de apenas um transistor aproveitando-se do efeito de corpo flutuante (1T-FBRAM single Transistor Floating Body Random Access Memory). A caracterização elétrica dos dispositivos se deu a partir de medidas experimentais estáticas e dinâmicas e ainda, simulações numéricas bidimensionais foram implementadas para confirmar os resultados obtidos. Diferentes métodos de escrita e leitura do dado 1 que também são chamados de métodos de programação do dado 1 são encontrados na literatura, mas com intuito de se melhorar os parâmetros dinâmicos das memórias como o tempo de retenção e a margem de sensibilidade e ainda, permitir um maior escalamento dos dispositivos totalmente depletados, o método de programação utilizado neste trabalho será o BJT (Bipolar Junction Transistor). Uma das maiores preocupações para a aplicação de células 1T-DRAMs nas gerações tecnológicas futuras é o tempo de retenção que diminui juntamente com a redução do comprimento de canal do transistor. Com o intuito de solucionar este problema ou ao menos retardá-lo, é apresentando pela primeira vez um estudo sobre a dependência do tempo de retenção e da margem de sensibilidade em função do comprimento de canal, onde se observou que esses parâmetros dinâmicos podem ser otimizados através da polarização do substrato e mantidos constantes para comprimentos de canal maiores que 50 no caso dos dispositivos não auto-alinhados e 80 nos dispositivos de referência. Entretanto, observou-se também que existe um comprimento de canal mínimo que é dependente do tipo de junção (30 no caso dos dispositivos não auto-alinhados e 50 nos dispositivos de referência) de modo que para comprimentos de canal abaixo desses valores críticos não há mais espaço para otimização dos parâmetros, degradando assim o desempenho da célula de memória. O mecanismo de degradação dos parâmetros dinâmicos de memória foi identificado e atribuído à amplificação da corrente de GIDL (Gate Induced Drain Leakage) pelo transistor bipolar parasitário de base estreita durante a leitura e o tempo de repouso do dado 0. A presença desse efeito foi confirmada através de simulações numéricas bidimensionais dos transistores quando uma alta taxa de geração de portadores surgiu bem próxima das junções de fonte e dreno somente quando o modelo de tunelamento banda-a-banda (bbt.kane) foi considerado. Comparando o comportamento dos dispositivos não auto-alinhados com os dispositivos de referência tanto nos principais parâmetros elétricos (tensão de limiar, inclinação de sublimiar, ganho intrínseco de tensão) como em aplicações de memória (tempo de retenção, margem de sensibilidade, janela de leitura), constatou-se que a estrutura não auto-alinhada apresenta melhor desempenho, uma vez que alcança maior velocidade de chaveamento devido a menor inclinação de sublimiar; menor influência das linhas de campo elétrico nas cargas do canal, menor variação da tensão de limiar, até mesmo com a variação da temperatura. Além disso, constatou-se que os dispositivos não auto-alinhados são mais escaláveis do que os dispositivos de referência, pois são menos susceptíveis à corrente de GIDL, apresentando menor campo elétrico e taxa de geração próximos das junções de fonte e dreno que os dispositivos de referência, alcançando então um tempo de retenção de aproximadamente 6 e margem de sensibilidade de aproximadamente 71 A/m. Segundo as especificações da International Technology Roadmap for Semicondutor de 2011, o valor do tempo de retenção para as memórias DRAM convencionais existentes no mercado de semicondutores é de aproximadamente 64. Com o intuito de aumentar o tempo de retenção das 1T-DRAMs a valores próximos à 64 recomenda-se então o uso da tecnologia não auto-alinhada e também a substituição do silício por materiais com maior banda proibida (band-gap), como exemplo o arseneto de gálio e o silício-carbono, dificultando assim o tunelamento dos elétrons e, consequentemente, diminuindo o GIDL. / The main topic of this work is the study of extensionless UTBOX SOI transistors, also called underlapped devices, applied as a single transistor floating body RAM (1T-FBRAM single transistor floating body access memory). The electrical characterization of the devices was performed through static and dynamic experimental data and two dimensional simulations were implemented to confirm the obtained results. In the literature, different methods to write and read the data 1 can be found but in order to improve the dynamic parameters of the memories, as retention time and sense margin and still allows the scaling of fully depleted devices, the BJT (Bipolar Junction Transistor) method is used in this work. One of the biggest issues to meet the specifications for future generations of 1T-DRAM cells is the retention time that scales together with the channel length. In order to overcome this issue or at least slow it down, in this work, we present for the first time, a study about the retention time and sense margin dependence of the channel length where it was possible to observe that these dynamic parameters can be optimized through the back gate bias and kept constant for channel lengths higher than 50 nm for extensionless devices and 80 nm for standard ones. However, it was also observed that there is a minimal channel length which depends of the source/drain junctions, i.e. 30 nm for extensionless and 50 nm for standard devices in the sense that for shorter channel lengths than these ones, there is no room for optimization degrading the performance of the memory cell. The mechanism behind the dynamic parameters degradation was identified and attributed to the GIDL current amplification by the lateral bipolar transistor with narrow base. Simulations confirmed this effect where higher generation rates near the junctions were presented only when the band-toband- tunneling adjustment was considered (bbt.kane model). Comparing the performance of standard and extensionless devices in both digital and analog electrical parameters and also in memory applications, it was found that extensionless devices present better performance since they reach faster switching which means lower subthreshold slope; less influence of the electrical field in the channel charges; less variation of the threshold voltage even increasing the temperature. Furthermore, it was seen that the gate length can be further scaled using underlap junctions since these devices are less susceptible to the GIDL current, presenting less electric field and generation rate near the source/drain junctions and reach a retention time of around 4 ms and sense margin of 71A/m. According to the International Technology Roadmap for Semiconductor of 2011, the retention time for the existing DRAM is around 64 ms. In order to increase the retention time of the 1T-DRAMs to values close to 64 ms it is recommended the use of extensionless devices and also the substitution of silicon by materials with higher band gap, i.e., gallium arsenide and siliconcarbon, which makes difficult the electron tunneling therefore, decreasing the GIDL.

O objetivo principal deste trabalho é o estudo de transistores UTBOX SOI não auto-alinhados operando como célula de memória de apenas um transistor aproveitando-se do efeito de corpo flutuante (1T-FBRAM single Transistor Floating Body Random Access Memory). A caracterização elétrica dos dispositivos se deu a partir de medidas experimentais estáticas e dinâmicas e ainda, simulações numéricas bidimensionais foram implementadas para confirmar os resultados obtidos. Diferentes métodos de escrita e leitura do dado 1 que também são chamados de métodos de programação do dado 1 são encontrados na literatura, mas com intuito de se melhorar os parâmetros dinâmicos das memórias como o tempo de retenção e a margem de sensibilidade e ainda, permitir um maior escalamento dos dispositivos totalmente depletados, o método de programação utilizado neste trabalho será o BJT (Bipolar Junction Transistor). Uma das maiores preocupações para a aplicação de células 1T-DRAMs nas gerações tecnológicas futuras é o tempo de retenção que diminui juntamente com a redução do comprimento de canal do transistor. Com o intuito de solucionar este problema ou ao menos retardá-lo, é apresentando pela primeira vez um estudo sobre a dependência do tempo de retenção e da margem de sensibilidade em função do comprimento de canal, onde se observou que esses parâmetros dinâmicos podem ser otimizados através da polarização do substrato e mantidos constantes para comprimentos de canal maiores que 50 no caso dos dispositivos não auto-alinhados e 80 nos dispositivos de referência. Entretanto, observou-se também que existe um comprimento de canal mínimo que é dependente do tipo de junção (30 no caso dos dispositivos não auto-alinhados e 50 nos dispositivos de referência) de modo que para comprimentos de canal abaixo desses valores críticos não há mais espaço para otimização dos parâmetros, degradando assim o desempenho da célula de memória. O mecanismo de degradação dos parâmetros dinâmicos de memória foi identificado e atribuído à amplificação da corrente de GIDL (Gate Induced Drain Leakage) pelo transistor bipolar parasitário de base estreita durante a leitura e o tempo de repouso do dado 0. A presença desse efeito foi confirmada através de simulações numéricas bidimensionais dos transistores quando uma alta taxa de geração de portadores surgiu bem próxima das junções de fonte e dreno somente quando o modelo de tunelamento banda-a-banda (bbt.kane) foi considerado. Comparando o comportamento dos dispositivos não auto-alinhados com os dispositivos de referência tanto nos principais parâmetros elétricos (tensão de limiar, inclinação de sublimiar, ganho intrínseco de tensão) como em aplicações de memória (tempo de retenção, margem de sensibilidade, janela de leitura), constatou-se que a estrutura não auto-alinhada apresenta melhor desempenho, uma vez que alcança maior velocidade de chaveamento devido a menor inclinação de sublimiar; menor influência das linhas de campo elétrico nas cargas do canal, menor variação da tensão de limiar, até mesmo com a variação da temperatura. Além disso, constatou-se que os dispositivos não auto-alinhados são mais escaláveis do que os dispositivos de referência, pois são menos susceptíveis à corrente de GIDL, apresentando menor campo elétrico e taxa de geração próximos das junções de fonte e dreno que os dispositivos de referência, alcançando então um tempo de retenção de aproximadamente 6 e margem de sensibilidade de aproximadamente 71 A/m. Segundo as especificações da International Technology Roadmap for Semicondutor de 2011, o valor do tempo de retenção para as memórias DRAM convencionais existentes no mercado de semicondutores é de aproximadamente 64. Com o intuito de aumentar o tempo de retenção das 1T-DRAMs a valores próximos à 64 recomenda-se então o uso da tecnologia não auto-alinhada e também a substituição do silício por materiais com maior banda proibida (band-gap), como exemplo o arseneto de gálio e o silício-carbono, dificultando assim o tunelamento dos elétrons e, consequentemente, diminuindo o GIDL. / The main topic of this work is the study of extensionless UTBOX SOI transistors, also called underlapped devices, applied as a single transistor floating body RAM (1T-FBRAM single transistor floating body access memory). The electrical characterization of the devices was performed through static and dynamic experimental data and two dimensional simulations were implemented to confirm the obtained results. In the literature, different methods to write and read the data 1 can be found but in order to improve the dynamic parameters of the memories, as retention time and sense margin and still allows the scaling of fully depleted devices, the BJT (Bipolar Junction Transistor) method is used in this work. One of the biggest issues to meet the specifications for future generations of 1T-DRAM cells is the retention time that scales together with the channel length. In order to overcome this issue or at least slow it down, in this work, we present for the first time, a study about the retention time and sense margin dependence of the channel length where it was possible to observe that these dynamic parameters can be optimized through the back gate bias and kept constant for channel lengths higher than 50 nm for extensionless devices and 80 nm for standard ones. However, it was also observed that there is a minimal channel length which depends of the source/drain junctions, i.e. 30 nm for extensionless and 50 nm for standard devices in the sense that for shorter channel lengths than these ones, there is no room for optimization degrading the performance of the memory cell. The mechanism behind the dynamic parameters degradation was identified and attributed to the GIDL current amplification by the lateral bipolar transistor with narrow base. Simulations confirmed this effect where higher generation rates near the junctions were presented only when the band-toband- tunneling adjustment was considered (bbt.kane model). Comparing the performance of standard and extensionless devices in both digital and analog electrical parameters and also in memory applications, it was found that extensionless devices present better performance since they reach faster switching which means lower subthreshold slope; less influence of the electrical field in the channel charges; less variation of the threshold voltage even increasing the temperature. Furthermore, it was seen that the gate length can be further scaled using underlap junctions since these devices are less susceptible to the GIDL current, presenting less electric field and generation rate near the source/drain junctions and reach a retention time of around 4 ms and sense margin of 71A/m. According to the International Technology Roadmap for Semiconductor of 2011, the retention time for the existing DRAM is around 64 ms. In order to increase the retention time of the 1T-DRAMs to values close to 64 ms it is recommended the use of extensionless devices and also the substitution of silicon by materials with higher band gap, i.e., gallium arsenide and siliconcarbon, which makes difficult the electron tunneling therefore, decreasing the GIDL.