São apresentados resultados sobre dois sistemas com interações interparticulares, obtidos utilizando espalhamento de raios-X a baixo ângulo (SAXS). Estes sistemas são fragmentos de DNA em água, que representa uma solução de partículas carregadas com simetria cilíndrica, e palmitoil lisofosfatidil colina (PLPC) em água, que corresponde a uma solução de agregados micelares sem carga. As soluções de DNA são estudadas no regime semi-diluído da fase isotrópica (I) até a transição de fase I SETA colestérica. A posição do pico nas curvas de SAXS como função da concentração ajusta uma curva universal com expoente 1/2, que já ajustou dados relacionados a soluções de outros polieletrólitos carregados, para um comprimento efetivo de fragmento L IND.P = 340 Å. A função distribuição de distâncias da seção transversal, P IND.C (r), é calculada para a solução menos concentrada utilizando o Método de Transformação Indireta, mostrando-se que os efeitos de interferência não estão presentes no intervalo de ângulo de espalhamento medido. O fator de forma P(q) é obtido para essa concentração. Esta função bem como a P IND.C (r) estão em bom acordo com a forma B do DNA. As curvas de interferência para as soluções de DNA mais concentradas são derivadas experimentalmente dividindo a curva de SAXS, corrigida do efeito do perfil do feixe incidente, pelo fator de forma da partícula. O método de Transformação Indireta no Espaço Recíproco é utilizado para obter a curva de SAXS corrigida. A modelagem das curvas de interferência com funções gaussianas está de acordo com teorias recentes para interações entre as partículas em soluções de polieletrólitos cilíndricos carregados. O alargamento do pico [] IND. G expresso como (L IND. P [] IND. G) em função da concentração também ajusta uma curva expoente ½. Este ajuste demonstra que no regime semi-diluído, para uma força iônica ~ (10 POT.-3-10 POT.-2) M, a ordem local é um pouco maior do que primeiros vizinhos. É visto por comparação com dados da literatura que o decréscimo da força iônica da solução até ~ (10 POT.-7-10 POT.-5) M, aumenta a ordem local para segundos vizinhos. O sistema PLPC/água é estudado na fase I até a transição I cúbica micelar (Q POT.223). A função distribuição de distâncias p(r) é calculada para as concentrações mais baixas utilizando o Método de Transformação Indireta e demonstra que as micelas estão presentes na solução na forma de elipsoides prolatos inomogêneos de pequena anisometria. Para as concentrações mais altas, a curva de SAXS é modelada pelo produto P(q)S(q) convoluído com o efeito do perfil do feixe incidente, com S(q) calculado na Aproximação da Esfera Média e utilizando um potencial de interação coulombiano blindado repulsivo entre as partículas. Os resultados desta análise mostram que a forma das micelas permance estável e de pequena ansiometria no intervalo de concentrações estudado, e estão em bom acrodo com resultados fornecidos pela p(r). Baseando-se nas informações obtidas a partir da modelagem das curvas de SAXS, é proposto um mecanismo para descrever a transição de fase I Q POT.223 em termos da formação de uma estrutura cúbica local na fase I concentrada. / Results obtained by small angle X-ray scattering (SAXS) for two systems with interparticle interactions are presented. These systems are DNA fragments in water, which represent a solution of charged particles with cylindrical symmetry, and palmitoyl lysophosphatidyl choline (PLPC) in water, which correpnds to a solutions of micelar aggregates without charge. DNA solutions are studied in the isotropic (I) phase in the semidilute regime until the I cholesteric phase transition. The peak position on the SAXS curves as a function of concentration fits an universal curve with exponent ½, which has previously fitted data from other charged polyelectrolyte solutions, for an effective rod length L IND. P = 340 Å. The cross section distance distribution function, P IND.C (r), is calculated for the less concentrated solution using the Indirect Transformation Method, showing that interference effects are not present in the measured range of scattering angle. The form factor P(q) is obtained for this concentration. This function, together with the P IND.C (r) function, is in good agreement with the B form of the DNA. The interference curves for the more concentrated DNA solutions are experimentally derived by dividing the SAXS curve, corrected from the effect of the incident beam profile, by the particle form factor. The Indirect Transformation Method in Reciprocal Space is used to get the corrected SAXS curve. Modelling of the interference functions with Gaussian functions compares well with recent theories for interparticle interactions on solutions of charged rodlike polyelectrolytes. The peak broadening [] IND. G expressed as (L IND. P [] IND. G) in function of concentration also fits a curve with exponent 1/2. This fitting shows that the short range order for rods in the semidilute regime, for an ionic force ~ (10 POT.-3-10 POT.-2) M, has a correlation length slightly above first neighbours. Through comparison with literature data, it is observed that for a lowering of the solution ionic force up to ~ (10 POT.-7-10 POT.-5) M, the local order grows up to second neighbours. The PLPC/water system is studied at the I phase until the Icubic (Q POT.223) phase transition. The distance distribution function, p(r), is calculated for the less concentrated solutions using the Indirect Transformation Method and shows that micelles are present in the solution as inhomogeneous prolate ellipsoids with small anisometry. For higher concentrations the SAXS curves are fitted with the product P(q)S(q) convoluted with the incident beam profile, with S(q) calculated in the Mean Spherical Approximation and using a screened Coulomb repulsive potential to describe the interactions between the particles. The results from this analysis show that the micelles shape remains stable and with a small anisometry within the concentration range studied, and are uin good agreement with the results provided by the p(r). On the basis of the information obtained from the modeling of the SAXS curves, it is proposed a mechanism to describe the I Q POT.223 phase transition in terms of the formation of a local cubic structure at the concentrated I phase.

Nesse trabalho, estudamos o crescimento epitaxial por feixe molecular de pontos quânticos de In/GaAs, bem como suas propriedades ópticas e morfológicas. O método de crescimento em baixa taxa foi usado para a fabricação de estruturas de pontos quânticos com alturas médias suficientes para a obtenção de resposta óptica nas faixas de 1,3 m e 1,5 m em temperatura ambiente. O interesse na manufatura desse tipo de amostra decorre do fato de serem estes o comprimento de onda de mínima atenuação de sinal em redes de transmissão por fibras ópticas. O estudo sistemático das etapas envolvidas na evolução de pontos quânticos de superfície no regime de baixa taxa de deposição permitiu entender como tais estruturas, com alturas médias bem maiores que as normalmente obtidas na literatura, puderam ser alcançadas. As condições de crescimento foram otimizadas para a produção de emissões estreitas nas faixas de comprimento de onda de interesse. / In this work, we studied the molecular-beam apitaxy of InAs/GaaS quantum dots as well as their optical and morphological properties. The low growth rate approach allowed the manufacture of quantum dots large enough to provide na optical response in the vicinities of 1,3 m and 1,5 m at room temperature. The interest in this kind of structure lays on the fact that such wavelength Windows represent the regions of minimal signal attenuation in optical-fiber communication systems. The systematic investigation of the steps involved in the evolution of surface quantum dots grown under low rate allowed us to understand how such structures, with na average size much larger than taht normally obtained in the literature, could be achieved. The growth conditions were optimized to produce samples with narrow optical emissions tuned around the interesting wave length ranges.

Neste trabalho, estudamos o crescimento epitaxial por feixe molecular de pontos quânticos de InAs/GaAs, bem como sua propriedades ópticas e morfológicas. O método de crescimento, em baixa taxa foi usado para a fabricação de estruturas de pontos quânticos com alturas médias suficientes para a obtenção de resposta óptica nas faixas de 1,3\'mü\'m e 1,5\'mü\'m em temperatura ambiente. O interesse na manufatura desse tipo de amostra decorre do fato de serem estes os comprimento de onda de mínima atenuação de sinal em redes de transmissão por fibras ópticas. O estudo sistemático das etapas envolvidas na evolução de pontos quânticos de superfície no regime de baixa taxa de deposição permitiu entender como tais estruturas, com alturas médias bem maiores que as normalmente obtidas na literatura, puderam ser alcançadas. / Study of the tuning of optical emission of InAs / GaAs quantum dots in the 1,3\'mü\'m and 1,5\'mü\'m regions

Desde a invenção do transistor em 1947, uma verdadeira revolução tecnológica trouxe à realidade dispositivos e fatos que, há pouco tempo, pareciam ser possíveis somente em livros e filmes de ficção científica. Para que este desenvolvimento acontecesse, uma intensa pesquisa dos materiais semicondutores conhecidos foi necessária, juntamente com uma incessante busca por novos materiais, melhor adaptados a aplicações específicas. Dentre as técnicas de caracterização usadas no estudo de materiais, estruturas e dispositivos semicondutores, a fotorefletância (FR) vem se tornando mais e mais importante, devido a sua versatilidade e baixo custo, características que fazem a FR apropriada para ser uma ferramenta de diagnóstico na linha de produção de uma fábrica de dispositivos com a mesma eficiência que é usada em laboratórios de pesquisa. Essa versatilidade da FR, juntamente com a comprovada habilidade na obtenção de importantes parâmetros dos dispositivos foram os fatores que motivaram o presente trabalho. Nesta tese nós demonstramos algumas das várias possibilidades da FR como técnica de caracterização de heteroestruturas semicondutores e dispositivos baseados nestas estruturas. Na parte I, uma breve apresentação da FR é dada, mostrando os princípios físicos nos quais esta se baseia e detalhando sua implementação. Também é descrito, um método de cálculo de perfis de campo elétrico e espectros de FR, que possibilitam uma extensiva interpretação de resultados experimentais. Na parte II, os métodos teóricos e experimentais da parte I são aplicados. Começando com amostras de poços quânticos de INGAAS / GAAS, obtemos parâmetros importantes, como energias das transições inter sub-bandas de elétrons e buracos, composição de IN na liga e o deslocamento de bandas para a heteroestrutura. Também verificamos as mudanças causadas nos espectros dessas estruturas pela inserção de um plano de cargas no meio do poço, como o encolhimento da energia da banda proibida. No caso de poços não dopados, podemos observar transições aos subníveis do poço, mesmo à temperatura ambiente, demonstrando a sensibilidade desta técnica. Ademais, apresentamos um estudo de poços quânticos assimétricos, feito através da FR. Observamos o controle óptico do gás bidimensional de elétrons e separamos a contribuição ao espectro devida aos buracos leves e pesados. Este é o primeiro relato da observação de um controle óptico do gás bidimensional de elétrons através de FR feito neste tipo de estrutura, que temos conhecimento. Investigações experimentais e teóricas foram feitas em dois tipos de dispositivos um transistor de efeito de campo metal-semicondutor (MESFET) baseado em GAAS e transistores de alta mobilidade eletrônica (HEMT) baseados em GAALAS / GAAS. Obtemos diversos parâmetros importantes para as propriedades ópticas e eletrônicas desses dispositivos, tais como perfis de campo elétrico interno e parâmetros de alargamento. Neste estudo, pela primeira vez a FR é usada na caracterização de um dispositivo tipo HEMT em funcionamento, nos possibilitando descobrir a origem de estruturas espectrais que têm gerado controvérsia. Ainda, um resumo das publicações dos últimos anos sobre a aplicação de FR e espectroscopia de modulação na caracterização de dispositivos semicondutores é apresentado. É dada ênfase na caracterização de estruturas tipo HEMT, mas uma ampla bibliografia para aqueles que estejam interessados em outros dispositivos também é fornecida. / Since the invention of the transistor in 1947, a true technological revolution has brought to reality such devices and facts that, little time ago, seemed to be only possible in science fiction books and films. For this development to happen, an intense research on known semiconductor materials was necessary, together with a ceaseless search for new materials better adapted to specific purposes. Among the characterization techniques used to study semiconductor materials, structures and devices, photoreflectance (PR) is getting more and more important, due to its versatility and inexpensiveness, characteristics that make PR suitable to be a diagnostic tool in a production line of a device factory with the same efficiency it is used in research laboratories. This versatility of PR, besides its proven ability in the evaluation of important device parameters, is what motivated the present work. In this Thesis we demonstrate some of the various possibilities of PR as a characterization technique for semiconductor heterostructures and devices based on such structures. In part I, a brief presentation of PR is given, showing the physical principles on which it is based and detailing its implementation. Also described, is a calculation method for electric field profiles and PR spectra, which allows for a comprehensive interpretation of experimental results. In part II, the experimental and theoretical methods of part I are applied. Starting with INGAAS/GAAS quantum well samples, we obtain important parameters as electron-hole subband transition energies, In alloy composition, and the band offset for the heterostructure. We also verify the changes caused to these structures spectra by the insertion of a charged plane at the middle of the well, such as the shrinkage of the energy gap. In the case of undoped wells, we can see transitions between well sublevels, even at room temperature, demonstrating the sensitivity of the technique. Furthermore we present a PR study of asymmetric quantum wells. We observe the optical control of the two-dimensional electron gas, and separate the contributions due to the light and heavy holes. This is the first PR report on the observation of an optical control of the two-dimensional electron gas in such structures that we know. Experimental and theoretical PR investigations are performed in two kinds of device structures: a GAAS based metal-semiconductor field effect transistor (MESFET) and GAALAS / GAAS based high electron mobility transistors (HEMT). We obtain several important parameters for the optical and electronic properties of these devices, such as built in electric field profile and broadening parameters. For the first time PR is applied to a HEMT in operation, enabling us to reveal the origin of controversial spectral structures. The difficulty on the interpretation of such structures led us to first interpret them as arising from the two-dimensional electron gas. To confirm our interpretation we constructed a macroscopic device, which enabled to vary the gas concentration in the measured region of the sample. The results coming from this measurements shows that this interpretation is not true, in the case of our sample, and is a very conclusive method for testing similar structures. Yet, a résumé of the last years publications on the application of PR and modulation spectroscopy for semiconductor device characterization is presented. Emphasis is given on the characterization of HEMT structures, but a broad bibliography to those ínterested in other devices is also provided.

Os cristais do grupo de silicatos, para serem sintetizados no laboratório, requerem alta temperatura e pressão para aumentar sua solubilidade aquosa. Esse processo chamado hidrotermal ou hidrotermico, é realizado num dispositivo denomin ado autoclave. Para estudo de vários silicatos cristalinos naturais brasileiros, como os berilos, os topázios, os espodumênio, os andaluzitas e o próprio quartzo, são necessários cristais \"puros\" para termos de comparação. O presente trabalho ocupou-se com a montagem de uma autoclave, estudar seu funcionamento, segurança do sistema tendo em vista as condições hidrotermais de uma pressão da ordem de 2000 a 2500 atmosferas e temperaturas de 300GRAUSc A 400GRAUSC e, a solubilidade de óxidos de partida para o crescimento de mono ou policristais de tamanhos necessário para a investigação. A autoclave montada operou em 2000 atm. de pressão e 400GRAUC de temperatura por cerca de duas semanas obedecendo as curvas de Kennedy de volume x P x Temperatura. Foram crescidos cristais de quartzo e de zircônia, cujos difratogramas de raio-x mostraram a estrutura cristalina esperada. A fluorescência, micrografia e fotomicroscopia do quartzo revelaram as características esperadas / The crystals of silicate group to be synthesized in laboratory , require very high temperature and pressure , in order to increasethe solubility in water . This process called hydrothermal is carried out in a device named autoclave. The investigation of severa! natural brazilian crystalline silicate such as , beryl , topaz , spodumene , andaluzite and the silica itself , requires , for comparisonsake , nominally pure synthetic crystals . The present work aimed at assembly of an autoclave and examine its operation condition, security precation due to high pressure and temperature of the order of 2000 to 2500 atm and 300 to 400°C , and the analysis of the solubility of oxides used as starting materiais to grow single or polycrystals necessary for investigation . The autoclave produced in the laboratory operated at 2000 atm of pressure and 400°C of temperature during about two weeks. The hydrothermal conditions follow the Kennedy\'s volume vs. temperature curves. Single crystals o f quartz , 2 to 5 mm in size , were obtaimed. X- rays diffraction spectra confirmed their structure . For quartz x -ray fluorescence , SEM micrograph and photomicroscopy revealed to expected features

Neste trabalho investigamos as propriedades óticas de poços quânticos de GaAs/GaAlAs, crescidos no Laboratório de Novos Materiais Semicondutores (LNMS) do Instituto de Física da USP com a técnica de MBE (\"Molecular Beam Epitaxy\"), utilizando as técnicas experimentais de foto luminescência (PL) e fotoluminescência-excitação (PLE). Analisamos duas amostras de poços quânticos não dopados crescidas sob diferentes condições experimentais e com diferentes parâmetros estruturais. As amostras têm a mesma largura nominal de poço (Lw ~c I 00 Á) e diferem em outros parâmetros, sendo que os mais importantes destes são a largura nominal da barreira (L,,) e a interrupção do crescimento nas interfaces de GaAs/GaAlAs. A amostra #241 (#419) obtida com interrupção de crescimento (sem interrupção de crescimento) tem largura nominal da barreira L\"= 500 Á(Lh c\" 300 Á) / In this work we investigated the optical properties of GaAs/GaAlAs quantum wells grown by MBE (Molecular Beam Epitaxy) at the Laboratório de Novos Materiais Semicondutores (LNMS) do Instituto de Física da USP, using photoluminescence and photoluminescence-excitation techniques. Two non-intentionally doped samples grown under difterent experimental conditions and with dift\'erent structural limit were analysed. The samples had the same nominal quantum well width (Lw = I 00 Â) but different nominal barrier width (Lb) and the growth-intenuption time at the interfaces. The sample #241 (#419) was grown with (without) growth-interruption at both interfaces of the quantum well and has nominal barrier width ~. = 500 Â (Lb = 300 Â)

Neste trabalho, estudamos o crescimento epitaxial por feixe molecular de pontos quânticos de InAs/GaAs, bem como sua propriedades ópticas e morfológicas. O método de crescimento, em baixa taxa foi usado para a fabricação de estruturas de pontos quânticos com alturas médias suficientes para a obtenção de resposta óptica nas faixas de 1,3\'mü\'m e 1,5\'mü\'m em temperatura ambiente. O interesse na manufatura desse tipo de amostra decorre do fato de serem estes os comprimento de onda de mínima atenuação de sinal em redes de transmissão por fibras ópticas. O estudo sistemático das etapas envolvidas na evolução de pontos quânticos de superfície no regime de baixa taxa de deposição permitiu entender como tais estruturas, com alturas médias bem maiores que as normalmente obtidas na literatura, puderam ser alcançadas. As condições de crescimento foram otimizadas para a produção de emissões estreitas nas faixas de comprimento de onda / In this work, we studied the evolution of InAs quantum dots grown by MBE as a function o f the amount o f material deposited. The monitoring o f the quantum-dot prope1ties during their evolution was possible because of the growth of a sample in which the thickness o f material was varied continuously on its area. The structure o f the samples used in this work consists oftwo quantmn-dot layers, one on the samples\' surface and the other between GaAs barriers. The first quantum-dot layer was used in the morphological characterization, through AFM images, and the second one was probed by photoluminescense measurements. Moreover, the structure includes an InxGa1_xAs quantum well to be used as a reference. The possibility of carrying out optical and morphological measurements on the same sample provided us with a way to make comparisons between the topographical and optical features, yielding some interesting results, as the dependence of the optical emission with the surface quantum-dot coverage and its degradation when the islands density is higher than 1 ÜÜÜJ.Lm-2

Neste trabalho buscamos calcular as caracter´ısticas ´opticas e eletrˆonicas de nanofitas de di´oxido de estanho (SnO2) pura e com vacˆancia de oxigˆenio, e as modificac¸ ˜oes nas estruturas e propriedades, que ocorreram nas mesmas; utilizando como ferramenta os c´alculos de primeiros princ´ıpios, baseados no m´etodo da Teoria do Funcional da Densidade (DFT). Utilizamos o c´odigo SIESTA nas nossas simulac¸ ˜oes, utilizando algumas aproximac¸ ˜oes necess´arias, que ser˜ao descritas posteriormente. Atrav´es do SIESTA calculamos as func¸ ˜oes diel´etricas, partes real e imagin´aria, e por meio destas calculamos algumas propriedades ´opticas como coeficiente de absorc¸ ˜ao, refletˆancia, condutividade ´optica e outras. O estudo das propriedades eletrˆonicas das estruturas foi atrav´es das estruturas eletrˆonica de bandas, da densidade de estado total (DOS), da densidade de estado parcial (PDOS), do c´alculo do momento magn´etico resultante, e do estudo do mapa de contorno da diferenc¸a de densidade eletrˆonica. Os resultados obtidos se comparados a estudos experimental, mostram-se satisfat´orios, onde alguns resultados concordaram muito bem com outros trabalhos encontrados na literatura. / In this work we calculate the optical and electronic characteristics of tin dioxide nanoribbons (SnO2) and pure oxygen vacancy, and the changes in the structures and properties, which occurred in the same; using as a tool the first-principles calculations, based on the method Theory Density Functional (DFT). Using the SIESTA code in our simulations, using some approximations necessary, which will be described. Through the SIESTA calculate the dielectric functions, real and imaginary parts, and means calculate some optical properties such as absorption coefficient, reflectance and other optical conductivity. The study of the electronic properties of the structures was through the electronic band structure, the total state density (DOS) of the partial density of state (PDOS), calculating the resulting magnetic moment and of the study of contour map of the difference of electron density. The results are compared to experimental studies, appear satisfactory, where some results are in agreement with other studies in the literature. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

Propriedades ópticas e termoluminescentes (TL) em cristais de BaF IND.2 não dopados (ND I, ND II e ND III), bem como dopados com 20, 50, 80, 130 e 200 ppm de Dy POT.3+, foram investigadas. Como é conhecida na literatura, a preparação de amostras puras é quase impossível. Por isso, com exceção da amostra ND I, todas as nossas amostras apresentaram em maior ou menor grau a presença de íons Ce POT. 3+. A amostra ND I mostrou-se ser a mais \"pura\" de todas. As irradiações e as medidas de absorção óptica (AO) foram realizadas a temperatura ambiente. As curvas de emissão TL das amostras ND II e III apresentaram emissões mais intensas do que a da ND I, indicando que estas possuem maior conteúdo de Ce POT.3+. A emissão TL das amostras dopadas com Dy POT.3+ cresceu com a concentração até perto de 50 ppm, estacionando para concentrações acima desse valor. Foram observados picos TL nas seguintes faixas de temperatura (taxa de aquecimento: 1,7 °C/s): pico 1, 70°C (apenas ND); pico 2, 120-160 °C; pico 3, 190-210 °C e pico 4, em torno de 250°C. Os picos mais intensos (2 e 3) cresceram linearmente, de 1 a 10 Gy; supralinearmente de 10 a 750 Gy e gradualmente saturaram-se após 750 Gy. A decomposição espectral desses picos TL, das amostras dopadas com Dy POT.3+, era composta pelas emissões dos íons Dy POT.3+ (479 e 570 nm) e dos íons Ce POT.3+ (330 nm), bem como por uma banda larga entre 350-500 nm. Esta última emissão também compôs o espectro da emissão TL das amostras não dopadas. O espectro de AO da amostra ND I não mostrou nenhuma banda de absorção antes ou após irradiação, confirmando seu grau de pureza. Em contrapartida, os espectros de AO das amostras ND II e III e daquelas dopadas com Ce POT.3+ mostraram bandas originadas por transições eletrônicas 4f POT.1 7 5d POT.1 dos íons Ce POT.3+ e de seus aglomerados (200, 220, 245, 290 e 330 nm) antes e após irradiação. Bandas características dos íons Dy POT.2+ (transições 4f POT.10 7 4f POT.9 5d POT.1: 830, 672, 550, 440, 302, 272 e 200 nm) foram induzidas pela irradiação nos espectros de AO das amostras dopadas com Dy POT.3+. A radiação também induziu o aparecimento de bandas largas nos espectros de AO das amostras ND II e ND III (300, 460 e 700 nm). Provavelmente, estas bandas sejam devido aos íons Ce POT.2+, centros fotocrômicos (um íon Ce POT.3+ adjacente a uma vacância de um íon F- que armadilhou dois elétrons) e centros fotocrômicos ionizados. Correlações entre as bandas de AO induzidas pela radiação e os picos TL foram encontradas devido a monitorização destas bandas após as amostras serem submetidas a sucessivos tratamentos térmicos isócronos, Foram propostos mecanismos para a emissão TL das amostras não dopadas e dos picos TL em 150 °C e 200 °C das amostras dopadas com Ce POT.3+. / Optical and thermoluminescent (TL) properties of undoped BaF2 crystals (ND I, ND II and ND III), as well as of those doped with 20, 50, 80, 130 and 200 ppm of Dy3+ have been investigated. It is known in literature that the preparation of pure samples is almost impossible. Hence, the crystals here investigated contain Ce3+ , except the ND I sample. This sample is the purest one as optical absorption (OA) and TL measurements indicated. The 60CO gamma-irradiation and OA measurements were carried out at room temperature. The TL glow curves of ND II and III samples presented emission intensity much larger than that of ND I, indicating that they contain larger amount of Ce3+ ions. The TL response of Dy-doped samples increased from 20 to 50 ppm, but from 50 ppm on it kept constant . Following TL peaks were observed (heating rate: 1.7 °C/s): peak 1, 70 °C (only ND 1); peak 2, 120-160 °C; peak 3, 190-210 °C and peak 4, around 250 °C. The more intense TL peaks (2 and 3) grew linearly for dose below 10 Gy, supralinearly between 10 and 750 Gy and gradually saturated beyond 750 Gy. The emission spectra of these TL peaks in the Dy3+ doped samples, was composed of 479 and 570 nm bands due to Dy3+ and 330 nm band due to Ce3+ emissions, as well as a large band between 350-500 nm. This last emission was also observed in the TL emission spectra of undoped samples. The OA spectrum of ND I sample presented hardly any absorption band, before or after irradiation. On the other hand, the OA spectra of ND II, III and Dy3+ doped samples showed bands arising from 4f1 5d1 transitions of Ce3+ ions and their clusters (200, 220, 245, 290 and 330 nm), before and after irradiation. Characteristic bands of Dy2+ ions (4f10 4f9 5d1 transitions: 830, 672, 550, 440, 302, 272 and 200 nm) were induced by irradiation in the OA spectra of Dy3+-doped samples. The radiation also induced broad bands in the OA spectra of ND II and III samples (300, 460 and 700 nm). Probably, these bands are due to Ce2+, photochromic centers (a Ce3+ ion adjacent to a anion vacancy that has trapped two electrons) and ionized photochromic centers. The correlations between the induced OA bands and the TL peaks were found by isochronal annealings. TL emission mechanism in undoped samples due to Ce3+ ions and of TL peaks at 150 °C and 200 °C in Dy-doped samples have been proposed

Neste trabalho faz-se uma analise teórica das curvas de emissão termoluminescente (TL) e das intensidades TL em função da dose da radiação, utilizando o chamado modelo de Sistema de Multi-armadilhas Interativas (SMAI). Esse modelo considera a participação de várias armadilhas (de elétrons para visualizar, mas, que pode ser, de buracos), entre as quais aquelas termicamente ativas (ATA), que dão origem ao pico TL com máximo em temperatura Tm; as armadilhas rasas (ARA), cujos picos TL ocorrem em T<Tm; as armadilhas profundas termicamente desconectadas (APTO), cujas energias de ativação são maiores do que a das ATA, por isso, termicamente estáveis, daí o nome de desconectadas e, por fim, centros de recombinações (CR) de vários tipos, isto é, de diferentes profundidades. Sem perda de generalidade, nos cálculos numéricos foram restritos a uma ATA, a um tipo de APTO e a um de CR. As armadilhas ARA não afetam em nada a emissão TL em questão e não foram incluídas na análise. A discussão do problema da emissão TL envolve, é claro, vários parâmetros; são eles: a energia de ativação E, o fator de freqüência se pré-exponencial s\', a ordem de cinética b, as concentrações das armadilhas ocupadas ou não e dos centros de recombinação, secções de choque de captura das cargas pelas armadilhas e pelos centros de recombinação e velocidade v de cargas livres durante suas transições. A atenção é concentrada no estágio da emissão da luz TL por aquecimento (esse é o processo de leitura TL), descrevendo, com um sistema de equações diferenciais, o movimento dos portadores de carga de armadilhas em que estão aprisionados até serem capturados pelos CR, passando, porém, pela banda de condução envolvendo os parâmetros acima listados. A grande discussão que tem sido travada se refere ao estagio em que, os portadores de carga liberados das armadilhas, pelo calor, passam pela banda de condução. Foram introduzidas, então, por outros autores, as condições de quase­ equilibrio (QE), que permitem encontrar expressões analítica da intensidade I da luz TL emitida. Sem QE, é necessário resolver numericamente o sistema de equações diferenciais. Na realidade, o que aqui foi feito consistiu em resolver numericamente essas equações diferenciais, usando o método de Runge-Kutta e comparar com as soluções analíticas obtidas com o uso das condições QE. Em particular, dessas comparações, foram analisadas quando e sob que condições, a aproximação QE é válida. A supralinearidade observada experimentalmente é aqui explicada satisfatoriamente com hipótese de armadilhas profundas termicamente desconectadas, porém, capazes de capturar as cargas liberadas das armadilhas pelo aquecimento, durante a leitura TL. Sabe-se que a supralinearidade foi no inicio, considerado acontecer durante a irradiação. Há, porém, dados experimentais que mostram que a supralinearidade não pode acontecer na fase de irradiação do material, baseado na observação de que o mesmo centro responsável pela termoluminescência e pela absorção ótica cresce linearmente com a dose da radiação, fato comprovado pelo crescimento linear da banda de absorção resultante desses centros. / Theoretical analysis of thermoluminescence (TL) glow curves and TL intensity as function of radiation dose was carried out using the so called System of lnteractive Multi­ Traps (SIMT). In this model, interaction between different traps and different recombination centers during heating process for TL reading is considered. Thermally active traps (TAT) that give rise to TL peaks at temperature Tm, shallow traps (ST) with peak temperature Tm are the participating traps. Recombination centers, also, take part in the TL emission. Shallow traps are shown not to contribute, however, deep traps contribute in two senses: (i) through charge neutrality, (ii) they can capture charge carriers liberated during TL readout stage. Deep traps are, on the other hand, stable at TL readout temperature, hence, they are named thermally disconnected deep traps (TDDT). Although, there can be traps and recombination centers of different depths, without loss of generality only one kind of TDDT and one kind of CR are here considered in the numerical or analytical calculation. Several parameters are involved in the thermoluminescence: activation energy E, frequency factor s and pre-exponencial factor s\' , kinetic order b, concentration of filled or non filled traps and recombination centers, capture cross section of traps and recombination centers and velocity v of free carriers during their transportation. The process of TL emission, involving above parameters, is described by a set of differential equations called rate equations, starting from liberation of charge carriers from traps until their capture by recombination centers. Passing through conduction band is an important step in the process. There has been a wide discussion on approximation called Quase­ Equilibrium (QE) connected with the population of free carriers in conduction band during readout process. Such approximation enables one to obtain from the rate equations, analytical expression for TL intensity. Here, the rate equations within the trame of SIMT were solved numerically using Runge-Kutta method and detailed comparison was performed to discuss under which conditions QE conditions are valid. The supralinearity found in most of actual TL phosphors is satisfactorily explained assuming interactive deep traps, which can capture free charges liberated by TAT traps. lnitially, it was believed that the supralinearity is induced during the irradiation of the TL crystal. Experimental evidences were then found that a same center responsible for TL emission and optical absorption presented a linear growth with dose shown by its optical absorption band.