Made available in DSpace on 2014-06-12T17:40:14Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7009_1.pdf: 2989804 bytes, checksum: 74c4d7fdefbec47cba00e98667aa95b8 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2003 / O continuado desenvolvimento das técnicas de microfabricação tem possibilitado a manufatura de estruturas com dimensões menores do que o comprimento de coerência de fase do elétron, Lo. Com isso tem surgido diversas propostas de novos dispositivos, dentre eles está o transistor estube quântico. Esse transistor consiste de um nanofio cuja condutância apresenta um comportamento oscilatório em função do potencial elétrico aplicado ao estube, o qual funciona como a porta do FET. De uma maneira geral, estas estruturas são classificadas de mesoscópicas e não podem ser descritas pela teoria do transporte semi-clássico usual, pois a natureza ondulatória do elétron tem que ser tomada explicitamente em conta. O potencial aplicado ao estube altera o comprimento efetivo do mesmo e com isso altera o padrão de interferência, mudando a condutância do nanofio. Este fenômeno quântico requer uma voltagem mais baixa e portanto uma menor energia de chaveamento. Além disso, o tamanho reduzido do transistor estube diminui o tempo que o elétron leva para cruzá-la e como conseqüência a sua freqüência de chaveamento pode chegar à faixa de terahertz. Neste trabalho, é examinado o transistor com um, dois ou três estubes, aplicando-se o método recursivo para o cálculo da função de Green. O programa não é específico para esse tipo de dispositivo. Também foi desenvolvida uma interface para facilitar a simulação de outros dispositivos quânticos

Submitted by Biblioteca do Instituto de Física (bif@ndc.uff.br) on 2017-02-15T20:34:51Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_Doutorado_Rhonald.pdf: 10940068 bytes, checksum: bd5c869e9676e80790b3c3358e2f920f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-15T20:34:52Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_Doutorado_Rhonald.pdf: 10940068 bytes, checksum: bd5c869e9676e80790b3c3358e2f920f (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Nesta tese estudamos três problemas teóricos relacionados ao grafeno e um problema relacionado a um sistema bosônico interagente e desordenado em uma dimensão. Sobre o grafeno, estudamos alguns efeitos das deformações. Primeiro, calculamos o efeito de campos magnéticos aleatórios devido às deformações fora do plano em uma folha de grafeno na condutividade de Boltzmann. Encontramos que essas deformações são uma fonte importante de desordem para condutividade. Tamb em estudamos as oscilações de Weiss no grafeno devido a deformações unidimensionais. Usamos uma equação de Boltzmann quântica e teoria de perturbações até primeira ordem para resolver esse problema. Encontramos valores acessíveis experimentalmente para a condutividade. O efeito de localização fraca na conductividade é ainda um problema em andamento. Mesmo sabendo que o pseudo-campo magnético devido a deformações não quebra a simetria de inversão temporal quando considerados os dois valleys, acreditamos que a parte respons avel pelo espalhamento intra-valleys deve sentir o efeito desse pseudo-campo. O tempo de desfasagem devido a esse campo foi calculado. O problema de sistemas bosônicos tamb em está ainda em andamento. Identificamos algumas dificuldades na teoria de perturbações usada normalmente para sistemas fermiônicos e uma possivel forma de resolver esse problema. / In this thesis we address three theoretical problems related to electronic transport properties of graphene and one related to interacting Bosonic systems with disorder in one dimension. Concerning graphene, we have studied some efects of strain. First, we calculated the efect of random gauge fields due to out of plane deformation in the Boltzmann conductivity. We have found that strain plays an important role as a disorder source that limits the conductivity. We have also studied Weiss oscillation in graphene due to uniaxial strain. We have used a quantum Boltzmann approach and first order perturbution theory to this end. We found measurable values to the conductivity in this system. The efect of weak localization is still a work in progress. Although the pseudo magnetic field in graphene does not break time reversal symmetry in the two valleys, we believe that the channel responsable for intravalley scattering must be sensitive to dephasing due to strain. This dephasing time has been calculated. Concerning the Bosonic system, this is also a work in progress. We have identified some difculties in the standard procedure of perturbation theory when applied to this system and a possible way to face them.

Uma célula de pressão do tipo pistão-cilindro fabricada com BeCu foi utilizada na realização de medidas de transporte eletrônico (resistividade elétrica ½) sob pressão hidrostática P e como função da temperatura T. O procedimento de montagem do arranjo experimental compreendeu: (i) elaboração de novos acessórios para a célula de pressão, (ii) calibração do sensor de temperatura e (iii) calibração do sensor de pressão. A montagem e calibração da célula de pressão foram realizadas com sucesso e o resultado desse trabalho de instrumentação é que a referida célula pode operar no intervalo de temperatura compreendido entre 77 e 350 K e sob pressões tão altas quanto » 9.0 kbar. Uma característica dos procedimentos utilizados é que a determinação dos parâmetros termodinâmicos T e P é realizada de maneira precisa, de tal forma que P pode ser inferida exatamente em qualquer valor de temperatura. Para a realização de um estudo sistemático das propriedades de transporte eletrônico utilizando a referida célula de pressão, uma família de óxidos de níquel foi escolhida. Os compostos cerâmicos Nd1¡xEuxNiO3; x = 0, 0.10, 0.15, 0.25, 0.30 e 0.35; apresentam uma transição de fase metal-isolante MI em um amplo intervalo de temperatura 200 T 350 K. Além disso, esses compostos exibem uma histerese térmica entre as medidas de aquecimento e resfriamento, que caracteriza a transição de fase MI como sendo de primeira ordem. Por outro lado, a amostra com x =0.35 não apresenta histerese térmica e, por isso, a transição de fase MI é caracterizada como sendo de segunda ordem. Em especial, esses compostos quando submetidos a variações de pressão hidrostática apresentam diferentes magnitudes da temperatura de transição de fase metal-isolante TMI, exibindo forte dependência dos parâmetros termodinâmicos P e T. Um estudo sistemático acerca da característica da transição de fase MI sob variação dos parâmetros termodinâmicos P e T foi realizado via medidas de resistividade elétrica sob pressão e como função da temperatura ½(P; T). Os resultados obtidos são utilizados no mapeamento da dependência de TMI como função de P para cada material. O diagrama de fases TMI versus P evidencia duas regiões: uma isolante e outra metálica, para todos os compostos estudados. Ainda acerca do diagrama de fases, a relação dTMI dP foi estimada e valores de » - 4.4 K/kbar foram obtidos para x < 0.15, ou seja, para os compostos com x = 0, 0.10 e 0.15, o valor de dTMI dP foi observado ser praticamente constante. Esses compostos encontram-se no limite de diluição (x 0.165), onde as propriedades dos materiais são alteradas de maneira suave e, portanto, similares às da matriz NdNiO3. Contudo, os compostos com x > 0.15 possuem taxas de variação dTMIdP crescentes como função do aumento da substituição de Nd por Eu e preservam a ocorrência de uma histerese térmica, mas com intervalos ¢T muito menos pronunciados (da ordem de alguns K). No caso da amostra com x = 0.35 a histerese térmica não é observada à pressão atmosférica, mas ocorre de forma sistemática com a aplicação de P. Logo, a aplicação de P e/ou substituição de Nd por Eu podem alterar o caráter da transição de fase de segunda para primeira ordem, ou vice-versa, nessa família de óxidos. / A piston-cylinder self-clamping pressure cell made of BeCu was used to perform electronic transport measurements (electrical resistivity ½) as a function of temperature T and under hydrostatic pressure P. The procedure for assembly of the experimental arrangement included: (i) development of new accessories for the cell pressure, (ii) temperature sensor calibration and (iii) pressure sensor calibration. The assembly and calibration of the pressure cell were performed successfully, and the result of this experimental work is that of this cell can operate in a range of temperature between 77 and 350 K and under pressures as high as » 9.0 kbar. A feature of the procedures developed is that determination of thermodynamics parameters T and P is performed accurately, so that P can be determined exactly at any temperature. To perform a systematic study of the electronic transport properties using the self-clamped cell, a family of nickel oxides was chosen. The ceramic compounds Nd1¡xEuxNiO3; x = 0, 0.10, 0.15, 0.25, 0.30 e 0.35; exhibit a metal-insulator MI phase transition in a broad range of temperature 200 T 350 K. Besides, these compounds display a thermal hysteresis between measures of heating and cooling, which characterizes the MI transition as a first order phase transition. Except to x = 0.35 that does not show the thermal hysteresis and, therefore, the MI phase transition is characterized as of the second order. In particular, this compound when submitted to variations of hydrostatic pressure have different magnitude of the metal-insulator phase transition temperature TMI showing strong dependence of thermodynamics parameters P and T. The systematic study regarding the properties of the MI phase transition subject to changes in thermodynamic parameters P and T was done by measurements of electrical resistivity under pressure and as a function of temperature ½(P; T). The results are used to map the dependence of TMI as a function of P for each material. The phase diagram of TMI versus P shows a broadenring line that exhibits two regions: one insulating and other metallic, to all compounds studied. Also on the phase diagram, the ratio of dTMI dP was estimated values of » -4.4 K/kbar were obtained for x < 0.15, or for compounds with x = 0, 0.10 and 0.15, the value of dTMIdP was observed to be almost constant. These compounds are at the limit of dilution (x 0.165), where properties of the materials are changed softly and therefore similar to the matrix NdNiO3. On the other hand, the compounds with x > 0.15 have rates of change dTMIdP growing as a function of increase the replacement of Nd by Eu and preserve the occurrence of a thermal hysteresis, but with intervals T much less pronounced (the order of some K). In the case of sample with x = 0.35 the thermal hysteresis is not observed at atmospheric pressure, but occurs systematically under aplied P. Hence, the application of P and/or replacement of Nd by Eu can change the character of the phase transition from second to first order, or vice versa, in this family of oxides.

Uma célula de pressão do tipo pistão-cilindro fabricada com BeCu foi utilizada na realização de medidas de transporte eletrônico (resistividade elétrica ½) sob pressão hidrostática P e como função da temperatura T. O procedimento de montagem do arranjo experimental compreendeu: (i) elaboração de novos acessórios para a célula de pressão, (ii) calibração do sensor de temperatura e (iii) calibração do sensor de pressão. A montagem e calibração da célula de pressão foram realizadas com sucesso e o resultado desse trabalho de instrumentação é que a referida célula pode operar no intervalo de temperatura compreendido entre 77 e 350 K e sob pressões tão altas quanto » 9.0 kbar. Uma característica dos procedimentos utilizados é que a determinação dos parâmetros termodinâmicos T e P é realizada de maneira precisa, de tal forma que P pode ser inferida exatamente em qualquer valor de temperatura. Para a realização de um estudo sistemático das propriedades de transporte eletrônico utilizando a referida célula de pressão, uma família de óxidos de níquel foi escolhida. Os compostos cerâmicos Nd1¡xEuxNiO3; x = 0, 0.10, 0.15, 0.25, 0.30 e 0.35; apresentam uma transição de fase metal-isolante MI em um amplo intervalo de temperatura 200 T 350 K. Além disso, esses compostos exibem uma histerese térmica entre as medidas de aquecimento e resfriamento, que caracteriza a transição de fase MI como sendo de primeira ordem. Por outro lado, a amostra com x =0.35 não apresenta histerese térmica e, por isso, a transição de fase MI é caracterizada como sendo de segunda ordem. Em especial, esses compostos quando submetidos a variações de pressão hidrostática apresentam diferentes magnitudes da temperatura de transição de fase metal-isolante TMI, exibindo forte dependência dos parâmetros termodinâmicos P e T. Um estudo sistemático acerca da característica da transição de fase MI sob variação dos parâmetros termodinâmicos P e T foi realizado via medidas de resistividade elétrica sob pressão e como função da temperatura ½(P; T). Os resultados obtidos são utilizados no mapeamento da dependência de TMI como função de P para cada material. O diagrama de fases TMI versus P evidencia duas regiões: uma isolante e outra metálica, para todos os compostos estudados. Ainda acerca do diagrama de fases, a relação dTMI dP foi estimada e valores de » - 4.4 K/kbar foram obtidos para x < 0.15, ou seja, para os compostos com x = 0, 0.10 e 0.15, o valor de dTMI dP foi observado ser praticamente constante. Esses compostos encontram-se no limite de diluição (x 0.165), onde as propriedades dos materiais são alteradas de maneira suave e, portanto, similares às da matriz NdNiO3. Contudo, os compostos com x > 0.15 possuem taxas de variação dTMIdP crescentes como função do aumento da substituição de Nd por Eu e preservam a ocorrência de uma histerese térmica, mas com intervalos ¢T muito menos pronunciados (da ordem de alguns K). No caso da amostra com x = 0.35 a histerese térmica não é observada à pressão atmosférica, mas ocorre de forma sistemática com a aplicação de P. Logo, a aplicação de P e/ou substituição de Nd por Eu podem alterar o caráter da transição de fase de segunda para primeira ordem, ou vice-versa, nessa família de óxidos. / A piston-cylinder self-clamping pressure cell made of BeCu was used to perform electronic transport measurements (electrical resistivity ½) as a function of temperature T and under hydrostatic pressure P. The procedure for assembly of the experimental arrangement included: (i) development of new accessories for the cell pressure, (ii) temperature sensor calibration and (iii) pressure sensor calibration. The assembly and calibration of the pressure cell were performed successfully, and the result of this experimental work is that of this cell can operate in a range of temperature between 77 and 350 K and under pressures as high as » 9.0 kbar. A feature of the procedures developed is that determination of thermodynamics parameters T and P is performed accurately, so that P can be determined exactly at any temperature. To perform a systematic study of the electronic transport properties using the self-clamped cell, a family of nickel oxides was chosen. The ceramic compounds Nd1¡xEuxNiO3; x = 0, 0.10, 0.15, 0.25, 0.30 e 0.35; exhibit a metal-insulator MI phase transition in a broad range of temperature 200 T 350 K. Besides, these compounds display a thermal hysteresis between measures of heating and cooling, which characterizes the MI transition as a first order phase transition. Except to x = 0.35 that does not show the thermal hysteresis and, therefore, the MI phase transition is characterized as of the second order. In particular, this compound when submitted to variations of hydrostatic pressure have different magnitude of the metal-insulator phase transition temperature TMI showing strong dependence of thermodynamics parameters P and T. The systematic study regarding the properties of the MI phase transition subject to changes in thermodynamic parameters P and T was done by measurements of electrical resistivity under pressure and as a function of temperature ½(P; T). The results are used to map the dependence of TMI as a function of P for each material. The phase diagram of TMI versus P shows a broadenring line that exhibits two regions: one insulating and other metallic, to all compounds studied. Also on the phase diagram, the ratio of dTMI dP was estimated values of » -4.4 K/kbar were obtained for x < 0.15, or for compounds with x = 0, 0.10 and 0.15, the value of dTMIdP was observed to be almost constant. These compounds are at the limit of dilution (x 0.165), where properties of the materials are changed softly and therefore similar to the matrix NdNiO3. On the other hand, the compounds with x > 0.15 have rates of change dTMIdP growing as a function of increase the replacement of Nd by Eu and preserve the occurrence of a thermal hysteresis, but with intervals T much less pronounced (the order of some K). In the case of sample with x = 0.35 the thermal hysteresis is not observed at atmospheric pressure, but occurs systematically under aplied P. Hence, the application of P and/or replacement of Nd by Eu can change the character of the phase transition from second to first order, or vice versa, in this family of oxides.

ARAÚJO, F. R. V. Transporte Eletrônico em Phased Arrays de Nanofitas de Grafeno. 2017. 70 f. Dissertação (Mestrado em Física) – Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017. / Submitted by Pós-Graduação em Física (posgrad@fisica.ufc.br) on 2017-08-23T17:06:25Z No. of bitstreams: 1 2017_dis_frvaraujo.pdf: 3006955 bytes, checksum: 96cafe22b25ecd5c8d4c555c7a4a5c83 (MD5) / Approved for entry into archive by Giordana Silva (giordana.nascimento@gmail.com) on 2017-08-23T17:44:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_dis_frvaraujo.pdf: 3006955 bytes, checksum: 96cafe22b25ecd5c8d4c555c7a4a5c83 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-23T17:44:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_dis_frvaraujo.pdf: 3006955 bytes, checksum: 96cafe22b25ecd5c8d4c555c7a4a5c83 (MD5) Previous issue date: 2017 / Graphene, a layer of carbon atoms arranged in a honeycomb crystal lattice, has remarkable physical properties. After its experimental obtaining in 2004 by A. K. Geim and K. S. Novoselov, several researches were carried out aiming to understand such physical properties and several possibilities of applications were proposed. At the low energy limit, there is a linearity relationship between energy and momentum for the electric charge carriers in this material and, therefore, they behave as relativistic particles of zero mass, described by the Dirac equation. One of the implications is that the electron-associated eigenfunctions that cross a potential barrier may not undergo damping under certain circumstances, a phenomenon known as Klein's paradox. Even without damping, these eigenfunctions acquire a phase factors that may depend only on the height and width values of the potential barrier. In this study, we investigate the properties transport in two electronic devices that use this phenomenon and that may be associated to phased arrays (electronic systems that have several emitters of waves, mechanically or electromagnetic, properly organized). We studied the electronic transport mechanisms in these physical systems and performed numerical simulations of electrical conductance as a function of energy and electrical conductance as a function of the electric potential and it was observed that the direction of propagation of the electrons can be controlled by varying the values of height and width of potential barriers. / O grafeno, uma camada de átomos de carbono arranjados em uma rede cristalina honeycomb (favo de mel), possui propriedades físicas notáveis. Após sua obtenção experimental em 2004 por A. K. Geim e K. S. Novoselov, várias pesquisas foram realizadas objetivando compreender tais propriedades físicas e diversas possibilidades de aplicações foram propostas. No limite de baixas energias, existe uma relação de linearidade entre a energia e o momento para os portadores de carga elétrica nesse material e, com isso, os mesmos comportam-se como partículas relativísticas de massa nula, descritas pela equação de Dirac. Uma das implicações disso é que as autofunções associadas aos elétrons que atravessam uma barreira de potencial podem não sofrer amortecimento em dadas circunstâncias, fenômeno esse conhecido como paradoxo de Klein. Mesmo sem sofrer amortecimento, essas autofunções adquirem fatores de fase que podem depender apenas dos valores de altura e largura da barreira de potencial. Nesse trabalho investigamos as propriedades de transporte em dois dispositivos eletrônicos que utilizam-se desse fenômeno e que podem ser associados a phased arrays (sistemas eletrônicos que possuem vários emissores de ondas, mecânicas ou eletromagnéticas, devidamente organizados). Estudamos os mecanismos de transporte eletrônico nesses sistemas físicos e realizamos simulações numéricas da condutância elétrica em função da energia e da condutância elétrica em função do potencial elétrico e observamos que a direção de propagação dos elétrons pode ser controlada através da variação dos valores de altura e largura das barreiras de potencial.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:16:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3045.pdf: 3780585 bytes, checksum: aef175873a68b5a86c8f88329d8dc80e (MD5) Previous issue date: 2010-03-16 / Universidade Federal de Sao Carlos / Molecularly doped polymers have been widely studied in recent years due to their electronic and optical properties, and application in the manufacture of opto-electronic devices, light emitting diodes (LED) and others. These materials are very promising since they can be used in the manufacture of common and flexible displays and reduced thickness screens, and they also offer low power consumption and high image quality. A series of polymers has been studied and despite the importance of these materials and all the knowledge acquired in the past years, the transport mechanism is still partially unknown. The mobility of charge carrier and the exact nature of the states are little studied due to experimental problems found in a conventional measurement of transit time and especially in low thickness samples. Because of that, this present work aims the manufacturing and electrical and optical characterization of polymer devices, and implements a new and powerful technique to determine structures mobility of a few hundred nanometers of thickness. This technique is based on Charge Extraction in a Linearly Increasing Voltage, CELIV. Beside determining the mobility, we have studied result validity by comparing them to more conventional techniques such as TOF - time of flight, DI-SCLC Dark Injection current limited by space charge and characterization J vs. V, where J is the current density and V the voltage applied, reaching thickness when techniques such as TOF and DI-SCLC are no longer valid. Another focus of this work is to use mobility to study structures degradation and examine how the mobility of samples stored behaves in different ways, vacuum and air, over time and how this interferes with the process of carrier injection. / Polímeros molecularmente dopados têm sido amplamente estudados nos últimos anos devido às suas propriedades eletrônicas e ópticas, tendo aplicação na fabricação de dispositivos opto-eletrônicos, diodos emissores de luz (LED) e outros. Estes materiais são bastante promissores do ponto de vista tecnológico, pois podem ser utilizados na fabricação de displays comuns e flexíveis, monitores e telas de espessura reduzida, além de apresentarem baixo consumo de energia e alta qualidade de imagem. Uma série de polímeros vem sendo estudada e apesar da importância destes materiais e de todo o conhecimento adquirido nos últimos anos, o mecanismo de transporte ainda é desconhecido. A mobilidade de portadores e a exata natureza dos estados são pouco estudadas devido às dificuldades experimentais encontradas nas técnicas convencionais de medidas de tempo de trânsito e principalmente a pouca espessura das amostras. Devido a este problema este trabalho tem como objetivo a fabricação e a caracterização óptica e elétrica de dispositivos poliméricos, além de aplicar uma recente e poderosa técnica para determinar a mobilidade de estruturas com espessuras de poucas centenas de nanômetros. Esta técnica é baseada na extração de carga por tensão linearmente crescente, do inglês - Charge Extraction in a Linearly Increasing Voltage, CELIV. Além da determinação da mobilidade estudaremos a validade dos resultados comparando-os com técnicas mais convencionais, tais como: TOF - time of flight, DI-SCLC - Injeção no escuro por corrente limitada por carga espacial e caracterização J vs. V, onde J é a densidade de corrente e V o tensão elétrica aplicada, chegando a um limite de espessura onde técnicas como TOF e DI-SCLC não tem mais validade. Outro enfoque do trabalho é utilizar medidas de mobilidade e estudar a degradação das estruturas utilizadas e analisar como a mobilidade de amostras armazenadas de maneiras diferentes, vácuo e ar livre se comportam com o passar do tempo e quanto este armazenamento interfere no processo de injeção de portadores.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:16:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4188.pdf: 17164203 bytes, checksum: c6e846b4950688d2d677bf5aabe87316 (MD5) Previous issue date: 2012-03-06 / Universidade Federal de Sao Carlos / Abstract In this work, germanium nanowires' based devices were studied and developed and the influence of natural disorder on the electronic properties of these structures was also investigated. Parameters related to the current transport mechanisms, such as electron mobility, localization length and Schottky barrier height were determined. Such investigations were carried out initially by the fabrication of germanium nanowires using the vapour-liquid-solid method with gold nanoparticles acting as catalysts for the growth process. Morphological and structural characterizations were performed to obtain information about the material: the X-ray di_raction analysis showed a good agreement with the cubic structure of germanium and its diamond-like structure; by scanning and transmission electron microscopy it was found samples with diameter from 20 to 150 nm and length up to tens of micrometers. Furthermore, these techniques allowed the observation of an oxide layer on the surface of the nanowires, whose disordered interface originates localized states, which can also be responsible for changes in electronic properties of the system. Di_erent types of devices were developed for the investigation of the electronic transport in germanium nanowires. The experiment performed on each device allowed the analysis of the disorder's influence on the measured properties: electronic transport within the temperature ranges used for the experiments was dominated by the variable range hopping mechanism, characteristic of disordered systems instead of the expected thermal excitation, typical of semiconductor materials. Further confirmation of these data was obtained using transistor devices and the carrier mobility was found to be lower than the commonly observed values for germanium. These data also agree with the fact of disordered systems exhibits low mobility values due to the presence of localized states. Finally, it was used a device specially designed for the study of the metal/nanowires interface characteristics. In order to determine the Schottky barrier height a two barriers model was used (including temperature dependence). The obtained values (from 0.48 to 0.54 eV ) were di_erent from the usual (0.58 eV for germanium/aluminium contact), which also shows and con_rms the presence of localized states at the metal/nanowire interface, following Bardeen's model for the Schottky barrier formation. To complement this analysis theoretical simulation values for Schottky barrier (&#8764; 0.5 eV ) were calculated taking into account the contribution of surface states. This value corresponding to density of states of 1012 &#8764; 1013cm&#8722;2eV &#8722;1. Comparing both theoretical and experimental Schottky barrier heights, the presence of localized states generated by disorder was confirmed. / Neste trabalho foram desenvolvidos e estudados dispositivos baseados em nanofios de germânio e a influência da desordem natural sobre as propriedades eletrônicas destas estruturas foi investigada. Parâmetros relacionados aos mecanismos de transporte de corrente, tais como mobilidade eletrônica, comprimento de localização e altura de barreira Schottky nas interfaces metal/nanofio foram determinados. Para realizar tais investigações, inicialmente foram fabricados nanofios de germânio pelo método vapor-líquido-sólido, utilizando nanopartículas de ouro como catalisadores do processo de crescimento. Foram feitas caracteriza ções morfológicas e estruturais para obtenção de informações sobre o material, sendo as principais: a análise por difração de raios-X, cujos resultados mostraram uma grande concordância com a estrutura cúbica de germânio e sua rede tipo diamante, e as análises por microscopia eletrônica de varredura e transmissão, por meio das quais foi possível observar o diâmetro (entre 20 e 150 nm) e comprimento (até dezenas de micrometros) das amostras. Além disso, estas técnicas permitiram observar a presença de uma camada de óxido na superfície dos nanofios, cuja interface desordenada origina estados localizados, os quais podem também ser responsáveis por alterações nas propriedades eletrônicas do sistema. Foram desenvolvidos diferentes tipos de dispositivos para permitir a exploração das propriedades eletrônicas de transporte nos nanofios de germânio. Os experimentos realizados em cada dispositivo, permitiram o estudo da influência da desordem nas propriedades mensuradas: o transporte eletrônico nas faixas de temperatura usadas para os experimentos foi dominado pelo mecanismo hopping de alcance variável, característico de sistemas desordenados ao invés da esperada excitação térmica típica de materiais semicondutores. Este resultado confirmou as observações realizadas pelas técnicas de caracterização estrutural indicando a presença de uma camada de óxido na superfície dos nanofios, uma vez que a interface óxido/nanofio tende a ser desordenada. Uma confirmação adicional destes dados foi obtida em dispositivos especiais (transistores) nos quais pôde-se determinar a mobilidade de portadores que forneceu valores bem abaixo do comumente observado para o germânio. Estes dados concordam com o fato de que sistemas desordenados apresentam baixos valores de mobilidade devido à presença de estados localizados. Finalmente, foi utilizado um dispositivo especialmente desenhado para o estudo das características das interfaces metal/nanofios. Para determinar a altura de barreira de potencial nas interfaces dos contatos elétricos e em diferentes temperaturas foi usado o modelo de duas barreiras Schottky. Os valores obtidos (entre 0,48 e 0,54 eV ) foram diferentes do usual (0,58 eV para o contato de germânio com alumínio), fato que também que evidencia e confirma a presença de estados localizados nas interfaces metal/nanofios seguindo o modelo de Bardeen para o mecanismo de formação da barreira de potencial. Para complementar esta análise, valores obtidos por simulação computacional para altura de barreira Schottky (&#8764; 0.5 eV ) foram calculados levando em consideração a contribuição de estados de superfície. Este valor corresponde à densidades entre 1012 e 1013cm&#8722;2eV &#8722;1. Comparando os dados teóricos e experimentais das alturas de barreira Schottky, a presença de estados localizados, gerados por desordem, foi confirmada.

O principal objetivo dessa dissertação de mestrado é o estudo das propriedades estruturais e eletrônicas de umdosmateriaismais promissores para a nanoeletrônica, os nanotubos de carbono, na presença de defeitos do tipo vacâncias. Os defeitos estudados neste trabalho são as monovacâncias e multivacâncias em nanotubos de carbono armchair (5, 5). Para isso, realizamos cálculos quânticos de primeiros princípios baseados na teoria do funcional da densidade. Primeiramente, foi realizado um estudo sistemático das monovacâncias variando a sua concentração, para que possamos entender qual é a influência da distância entre esses defeitos no sistema. A partir de 14.784Å o efeito do potencial inserido pela vacância praticamente é desprezível. Seguindo essa sistemática, observamos também que a partir de 19.712Å a interação elástica entre defeitos é desprezível. Em todas as estruturas de bandas ocorre o surgimento de bandas de impureza, caracterizadas por uma localização de carga no defeito, principalmente no \"dangling bond\". Utilizando o procedimento NEB (nudge elastic band) obtivemos um valor de 0.55eV para a barreira de migração da vacância. Esse valor fornece um tempo aproximado de 0.156ms a 300K, para que a vacância salte de um sítio para outro na rede do nanotubo. Tendo isso, determinamos que a monovacância é um defeito que apresenta uma grande mobilidade no sistema, o que pode eventualmente ocorrer de uma encontrar-se com outras, formando sistemas maiores, como clusters de monovacâncias ou multivacâncias. Seguindo o nosso objetivo, realizamos um estudo sistemático das multivacâncias. Determinamos todas as reconstruções desses defeitos, nas quais observamos que as multivacâncias de índice par, apresentavam somente pentágonos e uma região central, e em contrapartida as de índice ímpar apresentavam pentágonos, uma região central e um dangling bond na sua estrutura final. Definidas as estruturas e as energias das multivacâncias, calculamos suas propriedades eletrônicas, onde é notório que a influência desses defeitos é muito mais drástica que as monovacâncias, devido a sua grande extensão no sistema. Realizamos cálculos de transporte eletrônico para todos os sistemas, utilizando o método de funções de Green fora do equilíbrio (NEGF-DFT), desenvolvido no nosso grupo. A partir desses cálculos, observamos que todos os defeitos modificam a estrutura eletrônica do sistema, uns mais outros menos, mas até para as multivacâncias maiores como a hexavacância, o sistema mantém o seu caráter metálico. Através das técnicas de funções de Green, mostramos que quando estamos utilizando condições periódicas de contorno há uma surgimento de minigap\'s espúrios. Estes não aparecem quando o vínculo de simetria translacional é quebrado via técnicas de funções de Green. / The main purpose of this dissertation is the study of the electronic and structural properties in the presence of different types of vacancies, in one of the most promising materials for nanoelectronics, carbon nanotubes. The defects studied in this work are monovacancy and multivacancies in (5, 5) armchair carbon nanotubes. For that purpose perform quantum ab initio calculations based on density functional theory (DFT). Firstly, was made a systematic study of monovacancies varying its concentration, so we can understand what is the influence of the distance between these defects in the system. Undergoes reconstruction pentagon nonagon from14.784Å on words the effect of the potential created by the vacancy is practically negligible. Following this systematic approach, we also found that from 19.712Å the structural interaction between the defects tends to zero. In all band structures one observes impurity bands, characterized by charge localization in the defect, mainly in the dangling bond. Using the NEB (nudge elastic band) procedure we obtained a value of 0.55eV for the migration barrier of the monovacancy. This value provides an approximate time of 0.156ms at 300K for the vacancy to jump from one site to another on the nanotube network. Hence, we determined that the monovacancy presents a great mobility in the system, which may possibly inccur in two ore more vacancies merging with others to form a larger defect, such as clusters of monovacancies or a hole multivacancy. Following our goal, we conducted a systematic study of multivacancies. We determined all reconstructions of these defects. We observed that multivacancies with and even number of carbon atoms removed had only pentagons and a central region. In contrast the CNT with and odd numbers of carbon atoms removed have pentagons, a central region and a dangling bond in its final structure. Once we have defined the structures and the energies of the multivacancies, we calculated their electronic properties. It is clear that the influence of these defects is much more drastic than the monovacancy, due to the size of the defect in the system. We calculated the electronic transport for all systems, using a non-equilibrium Green\'s functions method (NEGF-DFT), developed in our group. From these calculations, we observed that all the defects alter the electronic structure of the system, but even for the largest multivacancy, the system maintains its metallic character. Using the Green\'s functions techniques, we show that the use of periodic boundary conditions leads to the emergence of spurious mini-gap\'s. These do not appear when the translational symmetry is broken using Green\'s function approach and a true open system is considered.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2013-08-22T12:07:38Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_DesignNanodispositivosEletroluminescentes.pdf: 5246060 bytes, checksum: 2bf1897617bc92b57a42217fe5a98d5e (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva(arosa@ufpa.br) on 2013-08-23T14:59:44Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_DesignNanodispositivosEletroluminescentes.pdf: 5246060 bytes, checksum: 2bf1897617bc92b57a42217fe5a98d5e (MD5) / Made available in DSpace on 2013-08-23T14:59:44Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_DesignNanodispositivosEletroluminescentes.pdf: 5246060 bytes, checksum: 2bf1897617bc92b57a42217fe5a98d5e (MD5) Previous issue date: 2013 / FAPESPA - Fundação Amazônia de Amparo a Estudos e Pesquisas / Governo do Estado do Amapá / Neste trabalho reportamos a investigação teórica da solvatação dos isômeros do tris- (8-idroxiquinolinolato) de alumínio III – Alq3, as propriedades eletroluminescentes na solvatação de Alq3 em líquidos orgânicos como metanol, etanol, dimetilformamida (DMF) e acetonitrila, a fim de se entender a dependência na variação de ambientes do sistema, aperfeiçoando o funcionamento de filmes transportadores em dispositivos eletroluminescentes do tipo OLED (Organic Light-Emitting Diodes) e por fim investigamos o mecanismo do transporte eletrônico no Alq3 aplicando uma baixa corrente elétrica na molécula e evidenciando as curvas corrente-voltagem característica do dispositivo. A simulação consiste na aplicação do método sequencial Monte Carlo / Mecânica quântica (S-MC/MQ), que parte de um tratamento inicial estocástico para separação das estruturas mais prováveis de menor energia e posteriormente com um tratamento quântico para plotar os espectros eletrônicos das camadas de solvatação separadas através do método ZINDOS/S. Nas propriedades elétricas do transporte utilizamos o método da função de Green de não equilíbrio acoplado a teoria do funcional densidade (DFT) inferindo que as ramificações mais externas correspondentes aos anéis no Alq3 seriam terminais para o translado eletrônico. Nossos resultados mostraram que a média dos espectros de absorção para solvatação do Alq3 em soluções sofre um desvio mínimo com a mudança de ambiente, estando em ótimo acordo com os resultados experimentais da literatura; e as curvas I-V confirmaram o comportamento diodo do dispositivo, corroborando com os sentidos mais pertinentes quanto aos terminais no Alq3 para se ter um transporte eletrônico satisfatório. / In this study we investigated theoretically the electronic structure of [tris-(8-hidroxiquinolinolato) aluminum (III) - Alq3, solvation properties of the electroluminescent Alq3 organic liquids such as methanol, ethanol, dimethylformamide (DMF) and acetonitrile in order to understand the dependence the variation of system environments, improving the operation of conveyors films in electroluminescent devices of the type OLED (Organic Light-Emitting Diodes), and finally investigated the mechanism of Alq3 in the electron transport applying a low electrical current in the molecule and current curves showing the –voltage characteristic of the device. The simulation method consists of applying the sequential Monte Carlo / Quantum Mechanics (S-MC/MQ), that part of an initial treatment for separation of stochastic structures most likely to lower energy and subsequently with a quantum treatment to plot the electronic spectra of the layers solvation separated by the ZINDOS/S method. In the electrical properties of transport we use the Green function method coupled nonequilibrium density functional theory (DFT) inferring that the ramifications outer rings corresponding to the Alq3 would terminals for electronic transfer. Our results showed that the average absorption spectra of Alq3 for solvation in solutions undergoes a minimum deviation with changing environment, being in good agreement with the experimental results from the literature, and the IV curves confirmed the behavior of the diode device, corroborating the senses as more relevant to the terminals in Alq3 to have a satisfactory transport electronics.

Orientador: Gustavo Michel Mendoza La Torre / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Física, 2009.