Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:18Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-12-09Bitstream added on 2014-06-13T20:40:12Z : No. of bitstreams: 1 toniato_rg_me_bauru.pdf: 3295671 bytes, checksum: aa55e3de92e3cc1fb12d050f6db7af42 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Os efeitos causados por tratamentos térmicos em filmes de TiO2 preparados pela técnica de sputtering reativo foram investigados. Foram realizadas duas deposições, variando somente a temperatura de substrato, com aquecimento de 450ºC e sem aquecimento e foram obtidos filmes com espessura entre 330 e 450 nm. Os tratamentos térmicos foram realizados em temperaturas de 300 a 900ºC, intervalos de 100Cº e durações de 20 minutos e 300 minutos. As atmosferas utilizadas foram ambiente e vácuo (10-4torr). Foram focos da pesquisa as mudanças da fase anatase para rutila, variações na energia do gap e modificações na morfologia e na superfície. Tais mudanças foram identificadas por meio de espectros de transmitância óptica e medidas estruturais de raios X e Raman. Como principais resultados, obteve-se que todos os filmes cresceram na fase anatase com uma morfologia colunar, a temperatura de transição de fase depende da atmosfera de tratamento térmico (900ºC para atmosfera ambiente e 800ºC para vácuo), a presença da fase rutila está relacionada com o espalhamento de luz e o tempo de tratamento não teve influência nos resultados / Not available

Orientador: José Humberto Dias da Silva / Coorientador: Paulo Noronha Lisboa Filho / Banca: Valmor Roberto Mastelaro / Banca: Wido Herwig Schreiner / Banca: Francisco Eduardo Contijo Guimarães / Banca: Antonio Ricardo Zanata / Resumo: A busca por um melhor entendimento da inter-relação entre os parâmetros envolvidos no processo de crescimento de filmes de dióxido de titânio (Tio2) e as propriedades estruturais, eletrônicas e magnéticas resultantes foi a principal motivação deste trabalho. Para isso, filmes Ti)2 foram crescidos usando a técnica de RF magnetron sputtering em diferentes condições. Um primeiro conjunto de filmes de Ti)2 não dopados foi depositado com fluxo contínuo de O2. Em outro conjunto, utilizou-se sistemáticas interrupções no fluxo de O2 durante a deposição. O último grupo de amostras foi depositado usando fluxo contínuo O2 e dopagem com Mn. Os filmes do primeiro grupo apresentaram morfologia colunar com estrutura majoritariamente anatase e com gap óptico de ~3,3 eV, independente da temperatura dos substratos (450ºC e 600ºC) e da razão Ar/O2 utilizada. A diminuição do fluxo de O2 provocou um aumento da absorção sub-gap que foi associada a um aumento dos defeitos eletrônicos no material. Um tratamento térmico em vácuo a 800ºC, realizado sobre filmes de TiO2 puros, revelou um aumento da fração rutila e da absorção óptica, o que também foi associado a um aumento da concentração de defeitos eletrônicos. A análise dos filmes onde o fluxo de oxigênio foi sistematicamente interrompido durante a deposição mostrou que o aumento no número de interrupções não interferiu significativamente na morfologia colunar dos filmes, mas produziu um considerável aumento na fração rutila dos filmes, bem como um aumento na absorção óptica sub-gap. O aumento na absorção na região do visível e infravermelho próximo foi atribuído a um aumento na concentração de defeitos que, de acordo com cálculos baseados na teoria do funcional da densidade, estão relacionados a estados de energia provenientes de vacâncias de oxigênio. Os filmes de TiO2 dopados com diferentes concentrações de Mn pertencentes ao terceiro grupo também / Abstract: The search for a better understanding of the interrelation between the parameters involved in the process of film growth and the resulting structural, electronic and magnetic properties was the main motivation of this work. To the purpose, TiO2 films were grown by RF magnetron sputtering technique in different conditions. In a first set, TiO2 films were deposited with continuous O2 flow. In another set, systematic interruptions in the O2 flow were performed during the deposition. The last group of samples was deposited using a continuous O2 flow and Mn doping. A detailed analysis of the first group showed that these films exhibit columnar morphology with mainly anatase structure and optical gap of ~3.3eV, independent of the substrate temperature (450ºC and 600ºC) and the ratio used. THe decrease in O2 flux caused an increase in the sug gap absorption which associated with the increase in electronic defects of the material. Anneling in vacuum at 800ºC performed on pure TiO2 films showed an increase in the rutilo fraction, a red shift of the optical absorption edge, and an increase of the sub gap absorption associated with the increase of the electronic defects. The analysis of the films were the O2 flow was systematically interrupted during the deposition showed that the increase in the number of interruptions did not interfere significantly in the columnar morphology, but produced a significant increase in the fraction of rutile and brookite as well as an increase in sub-gap absorption. The increase in absorption in the visible and near infrared was attributable to an increase in the concentration of defects that, according to calculations based on the density functional theory, should be related to energy states provides by O vacancies. The Mn doped films also present a compact columnar morphology and a strong and systematic favoring of the rutile... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:45Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-08-09Bitstream added on 2014-06-13T20:07:27Z : No. of bitstreams: 1 pereira_alj_dr_bauru.pdf: 5282854 bytes, checksum: ce33659a03b871de70411c643f913412 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / A busca por um melhor entendimento da inter-relação entre os parâmetros envolvidos no processo de crescimento de filmes de dióxido de titânio (Tio2) e as propriedades estruturais, eletrônicas e magnéticas resultantes foi a principal motivação deste trabalho. Para isso, filmes Ti)2 foram crescidos usando a técnica de RF magnetron sputtering em diferentes condições. Um primeiro conjunto de filmes de Ti)2 não dopados foi depositado com fluxo contínuo de O2. Em outro conjunto, utilizou-se sistemáticas interrupções no fluxo de O2 durante a deposição. O último grupo de amostras foi depositado usando fluxo contínuo O2 e dopagem com Mn. Os filmes do primeiro grupo apresentaram morfologia colunar com estrutura majoritariamente anatase e com gap óptico de ~3,3 eV, independente da temperatura dos substratos (450ºC e 600ºC) e da razão Ar/O2 utilizada. A diminuição do fluxo de O2 provocou um aumento da absorção sub-gap que foi associada a um aumento dos defeitos eletrônicos no material. Um tratamento térmico em vácuo a 800ºC, realizado sobre filmes de TiO2 puros, revelou um aumento da fração rutila e da absorção óptica, o que também foi associado a um aumento da concentração de defeitos eletrônicos. A análise dos filmes onde o fluxo de oxigênio foi sistematicamente interrompido durante a deposição mostrou que o aumento no número de interrupções não interferiu significativamente na morfologia colunar dos filmes, mas produziu um considerável aumento na fração rutila dos filmes, bem como um aumento na absorção óptica sub-gap. O aumento na absorção na região do visível e infravermelho próximo foi atribuído a um aumento na concentração de defeitos que, de acordo com cálculos baseados na teoria do funcional da densidade, estão relacionados a estados de energia provenientes de vacâncias de oxigênio. Os filmes de TiO2 dopados com diferentes concentrações de Mn pertencentes ao terceiro grupo também / The search for a better understanding of the interrelation between the parameters involved in the process of film growth and the resulting structural, electronic and magnetic properties was the main motivation of this work. To the purpose, TiO2 films were grown by RF magnetron sputtering technique in different conditions. In a first set, TiO2 films were deposited with continuous O2 flow. In another set, systematic interruptions in the O2 flow were performed during the deposition. The last group of samples was deposited using a continuous O2 flow and Mn doping. A detailed analysis of the first group showed that these films exhibit columnar morphology with mainly anatase structure and optical gap of ~3.3eV, independent of the substrate temperature (450ºC and 600ºC) and the ratio used. THe decrease in O2 flux caused an increase in the sug gap absorption which associated with the increase in electronic defects of the material. Anneling in vacuum at 800ºC performed on pure TiO2 films showed an increase in the rutilo fraction, a red shift of the optical absorption edge, and an increase of the sub gap absorption associated with the increase of the electronic defects. The analysis of the films were the O2 flow was systematically interrupted during the deposition showed that the increase in the number of interruptions did not interfere significantly in the columnar morphology, but produced a significant increase in the fraction of rutile and brookite as well as an increase in sub-gap absorption. The increase in absorption in the visible and near infrared was attributable to an increase in the concentration of defects that, according to calculations based on the density functional theory, should be related to energy states provides by O vacancies. The Mn doped films also present a compact columnar morphology and a strong and systematic favoring of the rutile... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-02-02Bitstream added on 2014-06-13T18:50:38Z : No. of bitstreams: 1 leite_dmg_me_bauru.pdf: 1278982 bytes, checksum: f2b696ae90b2738246ee3c7750b37751 (MD5) / A recente descoberta de propriedades ferromagnéticas em alguns semicondutores magnéticos diluídos (DMS) trouxe a esta classe de materiais um grande potencial para aplicações em dispositivos de controle de spin. Um DMS é basicamente formado por um semicondutor dopado por íons magnéticos, os quais têm o papel de criar um momento magnético local e também, em algumas situações, de introduzir portadores livres no material. Entre os DMSs conhecidos, o 'GA IND.1-x'MN IND.XN' surge como o mais forte candidato a aplicações práticas por apresentar até o momento a mais alta temperatura de transição ferromagnética ('T IND.C' 'DA ORDEM DE' 400 k). Até o presente, os filmes de 'GA IND.1-x'MN IND.XN' com propriedades ferromagnéticas relatados na literatura foram preparados por epitaxia por feixe molecular (MBE). Neste trabalho, descrevemos a preparação de filmes nanocristalinos de 'GA IND.1-x'MN IND.XN' com diferentes conteúdos de Mn (0,00 'MENOR' x 'MENOR' 0,18) pela técnica de RF-magnetron sputtering reativo. Analisamos os efeitos da incorporação de Mn na estrutura e nas propriedades ópticas destes filmes através de medidas de difração de raios-X e de absorção óptica entre o ultravioleta (6,5 eV) e infravermelho próximo (1,4 eV). Os resultados apontam um aumento do parâmetro de rede e do índice de refração, uma diminuição do gap ótico e um aumento da densidade de estados de defeitos no interior do gap conforme se aumenta o conteúdo de Mn nos filmes de 'GA IND.1-x'MN IND.XN' preparados por sputtering. Estes resultados são semelhantes aos reportados para a incorporação de Mn em filmes monocristalinos de 'GA IND.1-x'MN IND.XN' com propriedades ferromagnéticas preparados por MBE. / The recent discoveries related to the ferromagnetic properties in some diluted magnetic semiconductors (DMS) have attracted considerable attention on this class of material due to their potential application on spin control devices. A DMS is basically formed by a semiconductor doped with magnetic ions with the purpose of creating local magnetic moments and, in some situations, to introduce free carriers in the material. Among the known DMSs, 'GA IND.1-x'MN IND.XN' is the one with the highest ferromagnetic transition temperature ('T IND.C' 'DA ORDEM DE' 400 k), and it is consequently on of the stronger candidates for practical applications. Until now, the 'GA IND.1-x'MN IND.XN' films with ferromagnetic properties described in the literature were prepared by molecular beam epitaxy (MBE). In this work, we report the preparation of nanocrystalline 'GA IND.1-x'MN IND.XN' films (0,00 'MENOR' x 'MENOR' 0,18) by reactive RF-magnetron sputtering technique. We analyzed the Mn incorporation effects on structure and optical properties of the films by X-ray diffraction measurements and optical absorption between UV (6,5 eV) and near infrared (1,4 eV). The results show the increase of the lattice parameters and of the refractive index, a decrease of the optical gap and a increase of defect states in the gap when Mn concentration is increased. These results are similar to those reported for Mn incorporation in monocrystalline 'GA IND.1-x'MN IND.XN' films prepared by MBE with ferromagnetic properties.

Orientador: José Humberto Dias da Silva / Banca: Douglas Marcel Gonçalves Leite / Banca: Elidiane Cipriano Rangel / Resumo: O nitreto de titâno apresenta uma vasta gama de aplicações. Entre elas destacam-se as aplicações em recobrimento de superfícies que exploram características mecânicas tais como dureza e módulo de elasticidade do material para aplicações em biomateriais. Essas características e suas correlações com a microestrutura são investigadas, nesse trabalho, em função dos parâmetros de deposição de filmes de TiN. Os filmes foram depositados pela técnica de magnetron sputtering reativo em rádio frequência, sobre substratos de titânio, de sílica, de silício e de uma liga de titânio-nióbio. Nas deposições, foi utilizado um alvo de titânio puro e misturas gasosas de argônio e nitrogênio, com diferentes fluxos de nitrogênio. As potências empregadas foram de 240 W e 300 W, com diferentes tempos de deposição. Medidas de taxa de deposição e emissão óptica do plasma auxiliaram na escolha dos parâmetros de deposição. As análises das difrações de raios X mostraram que com o aumento do fluxo de nitrogênio os cristalitos tendem a apresentar uma orientação preferencial com os planos (200) do TiN paralelos à superfície do substrato, além de indicar a presença de strain nos filmes. Medidas de nanoindentação foram realizadas nas amostras, com o intuito de obter a dureza e o módulo de elasticidade dos filmes depositados com diferentes fluxos de nitrogênio. Buscando assim determinar a influência do fluxo sobre as propriedades mecânicas e a microestrutura dos filmes. Verificou-se que a dureza nas amostras ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The titanium nitride (TiN) has mechanical properties that are useful in a wide range of applications. In special, it is being investigated to improve the surfaces of bone implants. The mechanical properties of TiN films deposited by reactive magnetron sputtering and their correlations with microstructure will be investigated in this dissertation as a function of the deposition parameters. The films were deposited in titanium, silica, silicon and titanium-niobium substrates. A pure titanium target and a mix of argon and nitrogen gases were used in the depositions. The influence of the variation of the reactive gas fluxes on the mechanical properties and in the microstructure of the films were investigated, for applied powers of 240 W and 300 W at 13.6 MHz. Deposition rate and plasma optical emission measurements helped to control the deposition parameters. X ray diffraction analysis show that all films present compressive strain and, at high nitrogen fluxes, a preferred crystallite orientation of planes (200) parallel to the substrate surface occurs. Nanoidentation measurements were performed, for different nitrogen fluxes, to obtain the hardness and elastic modulus of TiN films. The hardness of films deposited at 10 sccm, varied between 10 and 18 GPa, as a function of the penetration depth, and is higher than the observed in other samples. These films also showed the higher (200) plane texture. The elastic modulus is higher on films deposited at 8 sccm N2 flow (around 140 GPa... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Nesta dissertação, estudou-se um modelo tipo gás de rede em três dimensões para simular sistemas líquidos macroscópicos. Aplicou-se o modelo para o estudo das energias e forças envolvidas durante o processo de formação e ruptura de pontes líquidas entre duas placas planas. Esse estudo foi motivado por processos fisiológicos que acontecem no interior dos pulmões dos mamíferos. Além disso, foi feito um estudo das propriedades termodinâmicas do modelo. Com relação a aplicação fisiológica, observou-se que, no processo da formação da ponte líquida, a energia livre da ponte líquida é menor que a energia livre da gota, para diferentes sistemas líquidos. Com este resultado, fez a hipótese de que parte dessa energia é dissipada na forma de energia acústica. A emissão do som também deve ocorrer na ruptura da ponte líquida. Comparando a energia livre no processo de formação e ruptura da ponte líquida observou-se uma curva de histerese. Também foi verificado que para sistemas pequenos, a ponte líquida no modelo computacional se forma antes da previsão analítica. Para a análise termodinâmica, o modelo foi simplificado removendo as placas planas. Foi estudado o caso mais simples desse modelo que continha apenas duas partículas de líquido. Neste caso, calculou-se o calor específico e a energia interna numericamente, e esses resultados foram comparados com cálculos analíticos, validando o modelo numérico. Posteriormente, realizou-se um estudo da transição de fase desse sistema. Em seguida, a energia livre e a força da ponte líquida sobre as placas foram estudadas para diferentes temperaturas utilizando duas metodologias. Na primeira metodologia a entropia foi desprezada, na segunda metodologia, foi utilizando o método ``Overlapping Distribution\'\' que considera a entropia do sistema. Foi concluído que a entropia tem um efeito muito pequeno nas condições estudadas. O modelo é viável para a modelagem de fluidos a nível macroscópico e que portanto pode ser utilizado para quantificar não só as forças internas de estruturas pulmonares como também avaliar as energias liberadas após o processo de ruptura ou formação dessas pontes. / This work studied a three dimension lattice gas model to simulate macroscopic liquid systems. We used the model to study the energy and the forces involved during the process of liquid bridge formation and rupture between two parallel planes. The motivarion of this study was a physiological processes which occur inside the mammals lungs. Furthermore, a study was made to elucidate thermodynamic properties of the model. Concerning to physiological application, it was observed that the free energy of liquid bridge is smaller than the free energy of the droplet, for different liquid systems. With this observation, was proposed that this energy is dissipated as an acoustic energy. This sound should also exist in the rupture of liquid bridge. Comparing the free energy of liquid bridge in the formation and rupture process was observed a hysteresis curve. It was also found an effect of finite size in the formation of small size of the liquid bridge. In the numerical model, the liquid bridge is always formed earlier than expected from the analytical model. In the thermodynamic study, the model was simplified removing both parallel planes. First, the simplest case of this model was studied, only two liquid particles in a large gas lattice. In this case, the specific heat and internal energy was numerically studied and the results was compared with analytical calculation. Subsequently, we carried out a study of the phase transition of this system. Then, the free energy and the force generated between two parallel planes due the presence of the liquid bridge. This studied was performed using two different temperatures and two distinct methods. In the first method the entropy was neglected, and in the second method not. The second method was the ``Overlapping Distribution\'\'. It was concluded that the entropy has a very small effect in the studied conditions. The model is viable for modeling fluids at macroscopic level and therefore can be used to quantify not only the internal forces of the lung structures, but evaluate the energies released after the rupture process of the formation of these bridges.

Nesta dissertação, estudou-se um modelo tipo gás de rede em três dimensões para simular sistemas líquidos macroscópicos. Aplicou-se o modelo para o estudo das energias e forças envolvidas durante o processo de formação e ruptura de pontes líquidas entre duas placas planas. Esse estudo foi motivado por processos fisiológicos que acontecem no interior dos pulmões dos mamíferos. Além disso, foi feito um estudo das propriedades termodinâmicas do modelo. Com relação a aplicação fisiológica, observou-se que, no processo da formação da ponte líquida, a energia livre da ponte líquida é menor que a energia livre da gota, para diferentes sistemas líquidos. Com este resultado, fez a hipótese de que parte dessa energia é dissipada na forma de energia acústica. A emissão do som também deve ocorrer na ruptura da ponte líquida. Comparando a energia livre no processo de formação e ruptura da ponte líquida observou-se uma curva de histerese. Também foi verificado que para sistemas pequenos, a ponte líquida no modelo computacional se forma antes da previsão analítica. Para a análise termodinâmica, o modelo foi simplificado removendo as placas planas. Foi estudado o caso mais simples desse modelo que continha apenas duas partículas de líquido. Neste caso, calculou-se o calor específico e a energia interna numericamente, e esses resultados foram comparados com cálculos analíticos, validando o modelo numérico. Posteriormente, realizou-se um estudo da transição de fase desse sistema. Em seguida, a energia livre e a força da ponte líquida sobre as placas foram estudadas para diferentes temperaturas utilizando duas metodologias. Na primeira metodologia a entropia foi desprezada, na segunda metodologia, foi utilizando o método ``Overlapping Distribution\'\' que considera a entropia do sistema. Foi concluído que a entropia tem um efeito muito pequeno nas condições estudadas. O modelo é viável para a modelagem de fluidos a nível macroscópico e que portanto pode ser utilizado para quantificar não só as forças internas de estruturas pulmonares como também avaliar as energias liberadas após o processo de ruptura ou formação dessas pontes. / This work studied a three dimension lattice gas model to simulate macroscopic liquid systems. We used the model to study the energy and the forces involved during the process of liquid bridge formation and rupture between two parallel planes. The motivarion of this study was a physiological processes which occur inside the mammals lungs. Furthermore, a study was made to elucidate thermodynamic properties of the model. Concerning to physiological application, it was observed that the free energy of liquid bridge is smaller than the free energy of the droplet, for different liquid systems. With this observation, was proposed that this energy is dissipated as an acoustic energy. This sound should also exist in the rupture of liquid bridge. Comparing the free energy of liquid bridge in the formation and rupture process was observed a hysteresis curve. It was also found an effect of finite size in the formation of small size of the liquid bridge. In the numerical model, the liquid bridge is always formed earlier than expected from the analytical model. In the thermodynamic study, the model was simplified removing both parallel planes. First, the simplest case of this model was studied, only two liquid particles in a large gas lattice. In this case, the specific heat and internal energy was numerically studied and the results was compared with analytical calculation. Subsequently, we carried out a study of the phase transition of this system. Then, the free energy and the force generated between two parallel planes due the presence of the liquid bridge. This studied was performed using two different temperatures and two distinct methods. In the first method the entropy was neglected, and in the second method not. The second method was the ``Overlapping Distribution\'\'. It was concluded that the entropy has a very small effect in the studied conditions. The model is viable for modeling fluids at macroscopic level and therefore can be used to quantify not only the internal forces of the lung structures, but evaluate the energies released after the rupture process of the formation of these bridges.