No presente trabalho, foram desenvolvidos diferentes regimes de deposição de filmes de nitreto de silício, empregando a técnica de sputtering reativo, para a aplicação em memória não-volátil de aprisionamento de carga (charge trapping memory). Filmes finos de nitreto de silício com diferentes composições químicas e características físicas foram obtidos. As propriedades físicas dos mesmos foram analisadas utilizando-se medidas de elipsometria e caracterização elétrica por corrente-tensão. A composição química dos filmes foi obtida pela técnica de MEIS. Dois dispositivos de memória foram fabricados empregando regimes diferentes. Os dispositivos foram desenvolvidos utilizando oxidação térmica, deposição de filmes de óxido de silício e nitreto de silício por sputtering e evaporação resistiva para a formação de contatos de alumínio com diâmetro de 200 mícrons com o auxílio de uma máscara mecânica. Além disso, uma etapa de recozimento térmico rápido também foi empregada para a densificação dos filmes depositados. A caracterização elétrica dos mesmos mostrou janela de gravação de até 10V para a memória que foi fabricada empregando o filme de nitreto de silício com excesso de silício. Esse mesmo dispositivo apresentou retenção projetada de 10 anos à temperatura ambiente, endurance de mais de 1k ciclos e mostrou-se capaz de ser programado com pulsos de tensão com largura de dezenas de milissegundos. / In this work, we have developed different deposition regimes of silicon nitride thin films, employing reactive sputtering technique, for charge trapping memory applications. We have obtained silicon nitride thin films with different chemical compositions and physical properties. The physical properties were studied employing optical ellipsometry and electrical characterization by currentvoltage curves. The chemical composition was measured with Medium Energy Ion Spectrometry (MEIS) technique. Two memory devices were fabricated using different silicon nitride regimes. We have employed thermal oxidation, sputtering thin film deposition of silicon oxide and silicon nitride and aluminum resistivity evaporation with a mechanical mask to obtain circular contacts with diameter of 200 μm. Furthermore, rapid thermal annealing was also employed for films densification. The electrical characterization of memory devices have shown a program/erase window of 10V for the memory which was fabricated with the silicon nitride film containing silicon excess. The same device presented a projected retention of 10 years at room temperature, endurance of 1k cycles and it was capable to be programmed with voltage pulses width of some milliseconds.

Submitted by (edna.saturno@ufrpe.br) on 2017-04-24T14:27:02Z No. of bitstreams: 1 Joelma de Lira Freire.pdf: 571347 bytes, checksum: d2c37ede4ff6420a7cab27e56ccc9240 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-24T14:27:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Joelma de Lira Freire.pdf: 571347 bytes, checksum: d2c37ede4ff6420a7cab27e56ccc9240 (MD5) Previous issue date: 2008-02-27 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / The objective of this experiment was to evaluate the deposition, chemical composition, and decomposition of litter in a sabiá (Mimosa caesalpiniifolia Benth) canopy. The experiment was carried out at the Experimental Station of Itambé-IPA. The evaluation of existing and deposited litter was carried through the period of August of 2006 until July of 2007, every 28 days. Twenty squares with 1m² were used, in random points to each evaluation. The nylon bag technique was used for litter decomposition evaluation, incubating the following litter fractions: just-fallen leaves, “aging” leaves already deposited and in the beginning of the mineralization, and branches. The incubation periods were 0, 4, 8, 16, 32, 64, 100, and 256 days, being the same procedure carried through in 2006 and 2007. Treatments were distributed in randomized block design with five replications. Leaf deposition reached the value of 15,167 kg OM/ha, presenting greater deposition in the rainy period. Leaves represented the greater proportion of litter deposited, with average ratio of 87% of predominance in the majority of the evaluations. Branches and leaves presented average nitrogen concentration of 1.4% and 2. 7%, respectively, demonstrating that leaves were the maincontributors of nutrients via litter. The C/N ratio of leaves was below 30, branches presented C/N ratio between 30 and 40, likely favoring the nitrogen immobilization by ground microorganisms. The relationship between litter deposition and litter accumulation in the last month of evaluation was 0.30 indicating that it presented greater accumulation than deposition. In the decomposition assay, branches presented lesser mineralization than leaves both for total biomass and nitrogen, with leaf and branch decomposition varying with the incubation periods. The decomposition of substrata was influenced by the rainfall amount occurred in the evaluation period. In a general way, it was concluded that the litter component is essential in the process of nutrient recycling in a sabiá canopy, however, the mineralization occurs in relatively slow taxes, being this fact relevant in the reduction of nutrient losses by leaching, contributing for the maintenance of this ecosystem. / O objetivo deste trabalho foi avaliar a deposição, composição química e decomposição de liteira em um bosque de sabiá (Mimosa caesalpiniifolia Benth). O experimento foi realizado na Estação Experimental de Itambé-IPA. A avaliação de liteira existente e depositada foi realizada no período de agosto de 2006 a julho de 2007 a cada 28 dias. Foram utilizados 20 quadrados com 1m2, em pontos aleatórios a cada avaliação. Para avaliação da decomposição de liteira, foram utilizadas bolsas de “nylon”, sendo incubadas as seguintes frações: folhas recém-caídas, folhas senescentes já depositadas e no início da mineralização e ramos. Os tempos de incubação foram 0, 4, 8, 16, 32, 64, 100 e 256 dias, sendo o mesmo procedimento realizado em 2006 e 2007. Os tratamentos foram distribuídos em delineamento de blocos ao acaso com 5 repetições. A deposição de folhas atingiu valor de 15.167 kg MO/ha, tendo maior deposição no período chuvoso. As folhas representaram a maior contribuição na deposição de liteira, com proporção média de 87% predominando na maioria das avaliações. Os ramos e folhas apresentaram teores médios de nitrogênio de 1,4% e 2,7% respectivamente, demonstrando assim que as folhas foram os principais contribuintes de nutrientes da liteira. A relação C/N de folhas ficou abaixo de 30; os ramos apresentaramrelação mais elevada entre 30 e 40, favorecendo assim a imobilização de nitrogênio pelos microorganismos do solo. A relação entre a deposição e o acúmulo de liteira no último mês de avaliação foi de 0,30 indicando assim que houve maior acúmulo do que deposição. No ensaio de decomposição, os ramos apresentaram taxa de mineralização menor que as folhas tanto para biomassa total como para nitrogênio, tendo as decomposições de folhas e ramos variando de acordo com os períodos de incubação. A decomposição dos substratos foi influenciada pela quantidade de chuvas ocorridas ao longo do período de avaliação. De maneira geral, conclui-se que o componente liteira é essencial no processo de reciclagem de nutrientes em um bosque de sabiá, todavia a mineralização ocorre a taxas relativamente lentas, sendo esse fato relevante na redução de perdas de nutrientes por lixiviação, contribuindo para a manutenção desse sistema

Made available in DSpace on 2018-06-27T18:56:38Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Marcel Vinicius Theisen Fischer.pdf: 2469780 bytes, checksum: 25ed81f2822e60373c291ce803520de9 (MD5) Marcel Vinicius Theisen Fischer.pdf.jpg: 3433 bytes, checksum: 4a071a8df33bd16a59c0b41ec66cffd5 (MD5) Previous issue date: 2010-06-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The carbon nanotubes (CNT) are small cylinders with diameters in order of nanometers (10-9 m) and, of some micrometers (10-6 m) of length. Carbon nanotubes are conceptually built considering the rolling up of a strip of graphene sheet. The electronic, mechanical, and optical properties of the tube depend on how the graphene sheet is rolled up. More than one graphene sheet can be rolled up forming concentric nanotubes which are called multiple walled carbon nanotubes (MWCNT). The knowledge and parameterization of synthesis methods are of extremely importance for the development of carbon nanotubes science. This work had as objective the installation of a system for CNT production, using chemical catalytic vapor deposition (CCVD), and the evaluation of the effects of synthesis parameters in formation of carbon nanotubes. In this work, parameters such as temperature and time of synthesis using three kinds of catalysts (Fe/MgO, Fe/Al2O3 e Co/Al2O3) were investigated keeping the catalyst mass fixed in 100 mg. The temperatures varied from 750 to 850 °C and synthesis time from 10 to 15 minutes. During the process, an argon flow of 1,0 L/min was used to maintain an inert atmosphere in the tube furnace. When the programmed temperature was reached, a flow of ethylene gas (0,1 L/min-1) was inserted in the reactor. When finishing the synthesis time, gases flux were interrupted. The samples were characterized by Raman spectroscopy. The best synthesis temperature was 800°C for catalysts Fe/MgO and Fe/Al2O3, using 750 °C and Co/Al2O3 catalysts during 15 minutes. The mass medium gain of CNT produced, without purification, was of 112%. The proposed system presented satisfactory results in relation to NTC production in laboratorial scale and the choose of synthesis parameters lead to the synthesis of different CNTs. / Os nanotubos de carbono (NTC) são pequenos cilindros com diâmetro da ordem de nanômetros (10-9 m) e, de alguns micrômetros (10-6 m) de comprimento. Conceitualmente, um nanotubo é construído através do enrolamento de um pedaço de uma folha de grafeno. As propriedades eletrônicas, mecânicas, ópticas do tubo dependem de como grafeno é enrolado. Além disso, pode-se enrolar mais de uma folha de grafeno, formando assim, nanotubos concêntricos (Nanotubos de carbono de paredes múltiplas, NTCPM). Com tantas formas de síntese desses nanomateriais, o conhecimento e parametrização dos métodos de síntese são de extrema importância para o desenvolvimento da área. Com esse intuito, este trabalho teve como objetivo a instalação de um sistema para a produção de NTC, utilizando a técnica de deposição catalítica química em fase vapor (DCQFV), e avaliar os efeitos dos parâmetros de síntese na formação dos nanotubos de carbono. Neste trabalho parâmetros como temperatura e tempo de síntese usando 3 tipos de catalisadores: Fe/MgO, Fe/Al2O3 e Co/Al2O3 foram investigados, com massa de catalisador fixada em 100 mg. As temperaturas variaram de 750 a 850 °C e os tempos de síntese de 10 a 15 minutos. Durante o processo um fluxo de argônio de 1,0 L/min-1 foi utilizado para manter uma atmosfera inerte no interior do forno. Ao atingir a temperatura programada, um fluxo de gás etileno foi inserido, numa taxa de 0,1 L/min-1. Ao finalizar o tempo de síntese, os fluxos dos gases foram interrompidos. As amostras sintetizadas foram caracterizadas por espectroscopia Raman. A melhor temperatura de síntese foi de 800 °C para os catalisadores Fe/MgO e Fe/Al2O3, e de 750 °C com o catalisador Co/Al2O3, em um tempo de 15 minutos. O ganho médio de massa dos NTC produzidos, sem purificação, foi de 112%. O sistema proposto apresentou resultados satisfatórios em relação à produção de NTC em escala laboratorial e os parâmetros de síntese dependem do tipo de NTC que se quer sintetizar.

Submitted by MARCIA ROVADOSCHI (marciar@unifra.br) on 2018-08-15T13:32:16Z No. of bitstreams: 2 Dissertacao_MarcelViniciusTheisenFischer.pdf: 2481648 bytes, checksum: edf65a27a59189563b5a3ba08b8c0773 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-15T13:32:16Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertacao_MarcelViniciusTheisenFischer.pdf: 2481648 bytes, checksum: edf65a27a59189563b5a3ba08b8c0773 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2010-06-30 / The carbon nanotubes (CNT) are small cylinders with diameters in order of nanometers (10-9 m) and, of some micrometers (10-6 m) of length. Carbon nanotubes are conceptually built considering the rolling up of a strip of graphene sheet. The electronic, mechanical, and optical properties of the tube depend on how the graphene sheet is rolled up. More than one graphene sheet can be rolled up forming concentric nanotubes which are called multiple walled carbon nanotubes (MWCNT). The knowledge and parameterization of synthesis methods are of extremely importance for the development of carbon nanotubes science. This work had as objective the installation of a system for CNT production, using chemical catalytic vapor deposition (CCVD), and the evaluation of the effects of synthesis parameters in formation of carbon nanotubes. In this work, parameters such as temperature and time of synthesis using three kinds of catalysts (Fe/MgO, Fe/Al2O3 e Co/Al2O3) were investigated keeping the catalyst mass fixed in 100 mg. The temperatures varied from 750 to 850 °C and synthesis time from 10 to 15 minutes. During the process, an argon flow of 1,0 L/min was used to maintain an inert atmosphere in the tube furnace. When the programmed temperature was reached, a flow of ethylene gas (0,1 L/min-1) was inserted in the reactor. When finishing the synthesis time, gases flux were interrupted. The samples were characterized by Raman spectroscopy. The best synthesis temperature was 800°C for catalysts Fe/MgO and Fe/Al2O3, using 750 °C and Co/Al2O3 catalysts during 15 minutes. The mass medium gain of CNT produced, without purification, was of 112%. The proposed system presented satisfactory results in relation to NTC production in laboratorial scale and the choose of synthesis parameters lead to the synthesis of different CNTs. / Os nanotubos de carbono (NTC) são pequenos cilindros com diâmetro da ordem de nanômetros (10-9 m) e, de alguns micrômetros (10-6 m) de comprimento. Conceitualmente, um nanotubo é construído através do enrolamento de um pedaço de uma folha de grafeno. As propriedades eletrônicas, mecânicas, ópticas do tubo dependem de como grafeno é enrolado. Além disso, pode-se enrolar mais de uma folha de grafeno, formando assim, nanotubos concêntricos (Nanotubos de carbono de paredes múltiplas, NTCPM). Com tantas formas de síntese desses nanomateriais, o conhecimento e parametrização dos métodos de síntese são de extrema importância para o desenvolvimento da área. Com esse intuito, este trabalho teve como objetivo a instalação de um sistema para a produção de NTC, utilizando a técnica de deposição catalítica química em fase vapor (DCQFV), e avaliar os efeitos dos parâmetros de síntese na formação dos nanotubos de carbono. Neste trabalho parâmetros como temperatura e tempo de síntese usando 3 tipos de catalisadores: Fe/MgO, Fe/Al2O3 e Co/Al2O3 foram investigados, com massa de catalisador fixada em 100 mg. As temperaturas variaram de 750 a 850 °C e os tempos de síntese de 10 a 15 minutos. Durante o processo um fluxo de argônio de 1,0 L/min-1 foi utilizado para manter uma atmosfera inerte no interior do forno. Ao atingir a temperatura programada, um fluxo de gás etileno foi inserido, numa taxa de 0,1 L/min-1. Ao finalizar o tempo de síntese, os fluxos dos gases foram interrompidos. As amostras sintetizadas foram caracterizadas por espectroscopia Raman. A melhor temperatura de síntese foi de 800 °C para os catalisadores Fe/MgO e Fe/Al2O3, e de 750 °C com o catalisador Co/Al2O3, em um tempo de 15 minutos. O ganho médio de massa dos NTC produzidos, sem purificação, foi de 112%. O sistema proposto apresentou resultados satisfatórios em relação à produção de NTC em escala laboratorial e os parâmetros de síntese dependem do tipo de NTC que se quer sintetizar.

Orientadores: Rubens Maciel Filho, André Luiz Jardini Munhoz / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-17T01:50:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MaciasMacias_Carolina_M.pdf: 33756712 bytes, checksum: 756466b4de64af3709bb1a7410020b1a (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Após a descoberta dos nanotubos de Carbono, o estudo de novos materiais de Carbono surgiu como um fascinante assunto de pesquisa para a comunidade científica. As propriedades excepcionais destes materiais os fazem potenciais aditivos para lubrificantes, suportes para catalisadores, materiais para estocagem de energia, e materiais para dispositivos nanoeletrônicos. Técnicas de síntese muito versáteis como o método Laser-Forno e o método de Deposição Química de Vapor são usadas para produzir vários tipos de materiais de Carbono como nanotubos, esferas e fibras a partir de hidrocarbonetos líquidos e gasosos e de outras matérias-primas. Por outro lado, o processamento do petróleo gera resíduos que vêm sendo tratados por meio de processos inovadores como a Destilação Molecular visando à obtenção de produtos finais de alto valor agregado. Porém, esta técnica gera resíduos ainda mais pesados (ultrapesados) de petróleo de composição rica em hidrocarbonetos, resinas, asfaltenos, aromáticos e heteroátomos, característica que lhes confere potencial como precursores de estruturas carbonosas, mas paralelamente impõe desafios tecnológicos em função da sua complexidade. Neste contexto, o resíduo ultrapesado da destilação molecular aplicada ao resíduo de vácuo foi avaliado como matéria prima para a síntese de estruturas de carbono. Em razão disso, foi construído um reator bifuncional para a síntese de materiais carbonosos por meio do método Laser- Forno e do método de Deposição Química de Vapor. Com o projeto adequado do reator foram desenvolvidas políticas e condições operacionais que possibilitaram a síntese de esferas de Carbono. Estas foram caracterizadas e foi possível demonstrar a potencialidade do resíduo da destilação molecular como material precursor de nanoestruturas de Carbono, abrindo um novo caminho de pesquisa que envolve o processamento de resíduos com a obtenção de produtos de alto valor agregado. / Abstract: Since the discovery of carbon nanotubes and related carbon materials, an intense scientific activity around these new structures has been stimulated. Because of the exceptional properties showed by these materials, they have been investigated as lubricant additives, catalyst supports, energy storage materials and nanoelectronic devices. Various methods, including Chemical Vapor Deposition and Laser-Furnace technique, have been developed for the production of carbon nanomaterials (nanotubes, spheres and fibers) from liquid and gaseous hydrocarbons, and other carbon precursors. Additionally, petroleum processing generates oil wastes that have been treated by various innovative processes as Molecular Distillation, with the intention of producing high value final products as gasoline and lubricant oils. Nevertheless, this technique generates oil wastes even heavier (ultraheavy oil), that exhibit a complex chemical composition based on saturates, resins, asphalthenes, aromatics and heteroatoms compounds. This feature suggests that Molecular Distillation Residua could be used as a carbon precursor for carbon nanostructures, but additionally imposes process challenges. In this context, the ultraheavy oil residue from Molecular Distillation of vacuum residue was assessed as raw material for the synthesis of carbon nanostructures. The performance evaluation experiments were carried out in a reactor for carbon materials production by Chemical Vapor Deposition and Laser-Furnace technique, built for that purpose. There were developed policies and operational conditions that made possible the Carbon Spheres production. The as-produced Carbon Spheres were characterized by various techniques, and the potential of Molecular Distillation Residue, as carbon nanostructures precursor, was demonstrated. Finally, a new branch of research involving oil wastes processing and carbon nanomaterials synthesis was successfully initiated. / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Carlos Kenichi Suzuki / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-31T14:50:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sekiya_EdsonHaruhico_D.pdf: 10677198 bytes, checksum: cae4461929410b2836eccdf5d42891e8 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Em 1996, teve início no LIQCIFEMlUNICAMP, o projeto "Desenvolvimento de Preforma de Fibra Óptica pelo Método V AD", com o objetivo de desenvolver o processo V AD, por ser considerado um dos mais avançados em termos de eficiência e custos de produção da fibra óptica, e também pela possibilidade de implementar inovações tecnológicas. Inserido neste contexto, no presente trabalho foi despendido um grande esforço tanto no estudo fundamental, quanto em tecnologia industrial relacionado ao processo V AD, principalmente nas etapas de consolidação e desidratação. Na consolidação, estudou-se os mecanismos de densificação e colapsamento das bolhas, fundamentais para se obter uma preforma totalmente transparente. As influências do fluxo de cloro e da temperatura na desidratação são cruciais na remoção das hidroxilas, alcançando-se concentrações inferiores a 0,05 ppm. O efeito da desidratação na remoção e na "moldagem" do perfil de germânia na preforma também foi estudada. Desta forma obteve-se sucesso em entender os mecanismos para a produção de uma preforma totalmente transparente, com baixa concentração de hidroxilas e um perfil adequado de dopagem, fundamentais para produzir fibras ópticas com baixa atenuação óptica e baixa dispersão moda! / Abstract: The V AD - vapor phase axial deposition program in Brazil started in 1996 through the initiative of the Laboratory of Integrated Quartz Cyc1e, of The State University of Campinas, FEMIDEMA. Besides the establishment of this advanced technology in Brazil, the main objective of this program is to understand the fundamental properties of V AD made silicagermania and their correlation to the processing parameters. Therefore, a great effort has been developed in the present research in terms of technological innovations and basic understanding related to V AD processo In this sense, all phases of consolidation evolution from the preform densification, through the elimination of bubbles, until the totally transparent perforrn have been studied. Hydroxyl concentration smaller than 50 ppb has been obtained by dehydration procedure conducted under the chlorine atmosphere. The effect of temperature and chlorine flow rate as a function hydroxyl content was studied. The influence of dehydration treatment to shape the germanium profile in the preform has also been studied. The present research work was very successful to establish the fundamental knowledge to obtain a low OH, and a suitable doping profile silica-germania preform for optical fiber / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientadores: Peter Jurgen Tatsch, Jose Alexandre Diniz / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-13T19:29:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_JairFernandesde_M.pdf: 4396662 bytes, checksum: cf77f050e25403e0bd758bdb52214aa2 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Esta dissertação consiste de duas etapas. Inicialmente são estudados filmes de nitreto de silício depositados por LPCVD, Low Pressure Chemical Vapor Deposition, utilizando-se diferentes relações de concentração de gases reagentes, [SiH2Cl2]/[NH3], e utilizando-se como substrato lâminas de silício tipo p, com e sem camada almofada de oxinitreto de silício; estruturas SiNx/Si e SiNx/SiOxNy/Si, respectivamente. Os filmes foram caracterizados física e eletricamente, bem como do ponto de vista da capacidade de adsorção de monocamadas biologicamente ativas. As características dos filmes foram comparadas, buscando-se identificar um filme cujas propriedades fossem adequadas para utilização como material dielétrico a ser empregado na porta de Transistores de Efeito de Campo química e bioquimicamente sensíveis. Os resultados da elipsometria realizada apontaram filmes com índices de refração variando de 1,875 a 1,990, indicando filmes ricos em nitrogênio, e com espessura diretamente proporcional à relação de concentração dos gases reagentes, ou seja, o aumento na relação de concentração de gases produz aumento na taxa de deposição dos filmes. A espectroscopia de absorção de infra-vermelho permitiu analisar as ligações químicas presentes nos filmes e nas monocamadas automontadas formadas pela imobilização de biomoléculas. Os espectros dos filmes apresentam picos de absorção em 827/837 cm-1 e 451/484 cm-1 que correspondem a ligações Si-N, confirmando a indicação da elipsometria referente à presença de nitrogênio. Após a formação das camadas automontadas, compostas de proteínas do tipo Imunoglobulina, IgG 2,5 e 5%, os espectros mostraram bandas de absorção de IR em torno de 3300 cm-1 e nas faixas de 1700 a 1600 cm-1 e 1600 a 1500 cm-1. Este espectro caracteriza a formação de grupos amida A, I e II, respectivamente, ou seja, a formação das monocamadas biologicamente ativas. Através de espectroscopia micro-Raman foram detectados deslocamentos nos picos principais do substrato de silício. Tais deslocamentos foram relacionados com o stress provocado pelos filmes depositados. Foram fabricados capacitores Metal/Isolante/Semicondutor, MIS, utilizando-se as estruturas dielétrico/semicondutor obtidas. Os capacitores possibilitaram realizar a caracterização elétrica dos filmes através de medidas C-V, capacitância-voltagem, de alta frequência de 1MHz, obtendo-se a densidade de cargas existente na interface dielétrico/semicondutor, em torno de 1011cm-2, e permitiram observar o comportamento da interface com a realização de etapas térmicas e a degradação em suas propriedades de recombinação. Após a fabricação e a caracterização das camadas dielétricas, foi iniciada a segunda etapa do trabalho com a fabricação de matrizes de Transistores de Efeito de Campo, FETs. Foi usado como dielétrico de porta os filmes da etapa anterior que apresentaram melhor desempenho do ponto de vista físico, elétrico, químico e biológico. A caracterização elétrica dos FETs foi realizada utilizando-se dispositivos de controle dispostos isoladamente nas pastilhas. Foram obtidas as características elétricas dos dispositivos e observado seu comportamento nas etapas térmicas. A sensibilidade química foi verificada aplicando-se analitos com diferentes concentrações de íons H+ , correspondente a diferentes valores de pH, na região de porta dos FETs. Foi demonstrada a viabilidade da utilização dos FETs fabricados na detecção química/bioquímica, com possibilidade de emprego em atividades de diagnóstico médico, controle ambiental, controle da produção de fármacos e cosméticos, e aplicações agropecuárias / Abstract: This dissertation consists of two stages. Initially are studied Silicon Nitride films deposited by LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition) using different relationship of reagent gases concentration ([SiH2Cl2] / [NH3]) and using as substratum Silicon wafers p-type with and without pad layer of Silicon Oxinitride - SiNx/Si and SiNx/SiOxNy /Si structures. The films were characterized physically and electrically as well as the point of view of adsorption capacity of biologically active monolayer. The films characteristics were compared, seeking to identify a film whose characteristics are adequate to be used as dielectric material applied at the project and fabrication of chemically and biochemically sensitive Field Effect Transistors - FETs. Ellipsometry results pointed films with refraction indexes ranging from 1,875 to 1,990, it indicating films rich in Nitrogen, and with thickness directly proportional to the relationship of reagent gases concentration. In the other words, the increase of the relationship of gases concentration produces an increase of the films deposition rates. The infra-red absorption spectroscopy allowed us to analyze the chemical bonds present in the dielectric films and in the self assembled monolayers formed by the immobilization of biological molecules. The films spectrum have absorption spike in 827/837 cm-I and 451/484 cm-I that correspond to Si-N bonds, confirming the indication of the ellipsometry regarding as nitrogen presence. After self assembled monolayers formation composed by proteins of the type Immunoglobulin - IgG 2.5 and 5%, the spectra showed absorption bands of IR, around 3300 cm-1 and in the ranges of 1700 to 1600 cm-1 and 1600 to 1500 cm-1, spectrum that characterizes the formation of amida groups A, I and II, respectively, in other words, the formation of biologically active monolayers. Through micro-Raman spectrometry were detected displacements in the main spikes of the Silicon substratum. This displacement has been related with the stress induced by the deposited films. It was manufactured Metal Insulating Semiconductor (MIS) capacitors, using the structures dielectric/semiconductor obtained. The capacitors made possible to accomplish the electric characterization of the films through high frequency (1 MHz) capacitance-voltage (C-V) measurements, obtained the density of charges existent on the interface dielectric/semiconductor - around 1011 cm-2; and to observe the behavior of the interface with the accomplishment of thermal stages and the degradation in its recombination properties. After production and characterization of the dielectric layers, has been accomplished the second stage of the work with the production of FETs, being used as dielectric gate the films that presented better performance of the point of view physical, electric, chemical and biological. The electric characterization of the FETs that compose the arrays, has been accomplished being used the control devices disposed separately in the dies allowing to raise the characteristics of the devices construction, as well as, the behavior of the same ones when submitted to thermal stages. The chemical sensibility was verified being applied analytes with different H+ ions concentrations - different pH values - in the gate area of the FETs that compose the arrays. The viability of use of the modified FETs for chemistry/biochemistry detection was demonstrated, with employment possibility in activities of medical diagnosis, environmental control, control of the production of drugs and cosmetics and agricultural applications. / Mestrado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Sergio Nascimento Bordalo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-14T18:41:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_RafaeldeCastro_M.pdf: 1603033 bytes, checksum: 5b19ae643a703f87aab5fd52d37d741a (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: A deposição de parafinas em dutos submarinos é um sério problema para a produção marítima de petróleo. Parafinas são substâncias orgânicas caracterizadas por longas cadeias de carbono e hidrogênio, formadas por ligações covalentes simples, apresentando peso molecular elevado, devido ao grande número de átomos de carbono. Parafinas precipitam-se de soluções oleosas devido a um decréscimo de temperatura, e com o tempo, a parafina sólida fora da solução líquida deposita-se nas paredes das tubulações obstruindo o fluxo e ocasionando o aumento de perda de carga por fricção nas linhas. Em conseqüência, ocorre diminuição da vazão dos fluidos e entupimento da seção do duto de produção, entre outros problemas. O presente trabalho visa estudar esse fenômeno na produção de petróleo no mar, onde existe um gradiente térmico ao longo do escoamento devido à elevada diferença de temperatura entre o reservatório e o fundo do oceano. Para esse fim, foi construído um aparato experimental que consiste em uma tubulação horizontal de 25,4 mm (1") de diâmetro e cerca de 13 metros de comprimento, imersa em um banho de água gelada. Medidas de gradiente de pressão e de temperatura são efetuadas ao longo da tubulação, de modo a estudar o efeito da presença de água no escoamento, em relação ao fluxo monofásico de óleo, na deposição de parafina e no aumento do gradiente de pressão. / Abstract: The paraffin deposition in submarine pipelines poses a serious problem for the offshore oil production. Paraffins are organic substances characterized by long chains of carbon and hydrogen, linked by simple covalent bonds, presenting high molecular weight, due to the large number of carbon atoms. Paraffins precipitate off oily solutions due to a temperature decrease, and with time, the solid paraffin out of the liquid solution deposits on the walls of the pipeline, obstructing the flow and causing an increase of the pressure drop along the lines. Consequently, a reduction of the flow rate occurs, as well as clogging of the cross section of the production duct, among others problems. The present work aims to study this phenomenon in the case of oil production at the sea, where a thermal gradient exists along the flowlines, due to high temperature difference between the petroleum reservoir and the bottom of the ocean. To this end, an experimental apparatus was built consisting of an horizontal pipeline about 13 meters long with a 25,4 mm (1 in) diameter, immersed in a chilly water bath. Measurements of temperature and pressure were taken along the length of the pipeline, to study the effect of the two-phase flow, in relation to the single-phase flow, on the paraffin deposition and on the increase of the pressure gradient. / Mestrado / Explotação / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

O transporte de minério em tubos é feito em larga escala não somente em longas distâncias, (através de minerodutos); como também dentro da mina, seja no trajeto entre a mina e a usina, como no caso de minerais lavrados por desmonte hidráulico, ou entre as operações unitárias dentro da usina de beneficiamento. O projeto dos sistemas de bombeamento de polpas requer o conhecimento das variáveis de escoamento, a perda de carga (ΔP) e a velocidade de deposição (Vd). Discutem-se aqui alguns modelos de predição para tais variáveis. Apesar da irrefutável importância deste tipo de transporte, ainda não há consenso sobre a validade dos modelos existentes. Este trabalho teve como objetivo a análise comparativa dos modelos de velocidade de deposição propostos por Durand e Condolios (1952), Wasp et al. (1977) e Wilson et al. (2006), e os modelos de perda de carga propostos por Durand e Condolios (1952), Wasp et al. (1977) e Newitt et al. (1955) com os resultados de laboratório. A acurácia dos modelos, apesar das limitações de cada um, é crucial para que as variáveis de projeto do sistema de bombeamento sejam estabelecidas por meio do uso desses modelos. A comparação foi baseada em ensaios realizados em três test loops de diâmetros de 2\", 3\" e 4\" com minério de ferro, carbonatito e areia, em concentrações de sólidos de 15%, 30% e 50%. Trabalhando com minérios de diferentes granulometrias, densidades e polpas com concentrações diferentes pudemos analisar a interferência desses parâmetros no escoamento e no uso dos modelos propostos. Os modelos de Vd se mostraram bastante úteis, sendo que o modelo proposto por Durand e Condolios (1952) teve as melhores correlações para todos os materiais estudados. Já os modelos de perda de carga não mostraram correlações aceitáveis com os resultados de laboratório, endossando as indicações de alguns autores, como Chaves (2012) e Abulnaga (2002) que não recomendam o uso de modelos de predição de perda de carga nos cálculos de dimensionamento destes sistemas. Como alternativa, é possível utilizar plantas piloto e ensaios laboratoriais. / Ore transportation in pipes is carried out on a large scale not only at long distances, such as ore pipelines, but also within the mine, or in the path between the mine and the plant, as the case of minerals drawn by hydraulic dismantling, or between operations within the beneficiation plant. The design of the slurry pumping systems requires the knowledge of the flow variables, as the head loss (ΔP) and the deposition velocity (Vd). Some prediction models for such variables are discussed in this dissertation. Despite the irrefutable importance of this type of transportation, there is still no agreement on the validity of the existing models. Their limitations make unfeasible to use them, and much more is necessary to improve in this field. This work aimed to make a comparative analysis of the deposition velocity models proposed by Durand and Condolios (1952), Wasp et al. (1977) and Wilson et al. (2006), and the head loss models proposed by Durand and Condolios (1952), Wasp et al. (1977) and Newitt et al. (1955) with laboratory results. The accuracy of the models, despite the limitations of each one, is crucial if pumping system design variables are established using these models. The comparison was based on laboratory tests performed on three diameter test loops, 2 \", 3\" and 4 \" with iron ore, carbonatite and sand a concentrations of 15%, 30% and 50% in weight solids concentrations. Working with different ore grain sizes and densities ores and pulps with different concentrations we can analyze the interference of these parameters in the flow and in the models use. The Vd models were very useful, and the Durand and Condolios (1952) model showed the best correlations for all ores studied. However, the head loss models did not show acceptable correlations with the laboratory results, endorsing the indications of some authors, such as Chaves (2012) and Abulnaga (2002), who do not recommend the use of prediction models for head loss in these systems sizing. Alternatively, it is possible to use pilot plants and laboratory tests.

Este trabalho apresenta o estudo desenvolvido no Reservatório de Salto Grande (Americana, São Paulo) durante o período de agosto de 1996 a julho de 1997, para avaliar a taxa de sedimentação de material em suspensão alóctone que entra no reservatório pelo rio Atibaia (principal afluente) e pela área de entorno, bem como seus efeitos sobre as características físicas, químicas e biológicas do sistema e sua relação com o uso e ocupação da bacia hidrográfica, climatologia e mecanismos operacionais da barragem. Para tanto, foram selecionadas cinco estações de coleta considerando-se a morfometria do reservatório, nas quais foram colocadas, mensalmente, câmaras de sedimentação na proporção comprimento/diâmetro 3:1, a 30 e 70% da profundidade local, durante um período de 24 horas. Paralelamente à incubação, foram efetuadas medidas iniciais da temperatura, pH, condutividade, oxigênio dissolvido, penetração de luz, material em suspensão e nutrientes (nitrogênio e fósforo total), sendo que do material sedimentado foram quantificados os nutrientes totais e dissolvidos, material em suspensão (total, inorgânico e orgânico), clorofila a e feofitina. Os dados obtidos demonstram um gradiente de deposição de material em suspensão no sentido do rio Atibaia (Estação 1) para a barragem (Estação 5), com valores mais elevados no período chuvoso (taxa de sedimentação de 90,0 mg.cm -2 .dia -1 e 2,23 mg.cm -2 .dia -1 nas estações 1 e 5, respectivamente) em relação ao período seco (taxa de sedimentação de 6,0 mg.cm -2 .dia -1 e 1,0 mg.cm -2 .dia -1 nas estações 1 e 5, respectivamente). A maior contribuição do material em suspensão corresponde à fração inorgânica (entre 60 e 90%) em todas as estações no período chuvoso, sendo que no período seco a fração orgânica torna-se mais expressiva nas estações 3, 4 e 5 (aproximadamente 50%). A deposição de nitrogênio e fósforo total apresenta um comportamento semelhante ao do material em suspensão, com valores máximos nas câmaras de sedimentação incubadas a 70%. As taxas de sedimentação de nitrogênio variaram entre 0,1 a 1,0 mg N.cm -2 .dia -1 (estação 1, em julho e dezembro de 1996, respectivamente) e as de fósforo entre 4,0 e 50,0 µg P.cm -2 .dia -1 (estação 1, em julho e dezembro de 1996, respectivamente). Para as outras variáveis analisadas, também verificou-se as diferenças espacial (gradiente horizontal) e temporal, as quais foram mais acentuadas entre os períodos seco e chuvoso. Considerando-se os fatores que influenciam o processo de sedimentação, os principais foram a precipitação, a vazão, o tempo de residência da água e as atividades desenvolvidas na área de entorno do reservatório, com períodos diferenciados nas culturas existentes (principalmente a da cana-de-açúcar). Em relação as fontes de entrada de material alóctone, verifica-se que o rio Atibaia é o principal contribuinte, sendo que 90% desse material é depositado preferencialmente nas estações 1 e 2, formando um delta na entrada do reservatório. Os dados obtidos para taxa de sedimentação de material em suspensão e nutrientes (como fósforo e nitrogênio total), em comparação a outros sistemas, são considerados elevados, demonstrando o elevado processo de eutrofização, a perda dos usos múltiplos e a diminuição da vida útil do reservatório, bem como os impactos gerados pelas atividades antropogênicas desenvolvidas na bacia hidrográfica, influenciando a qualidade de água do sistema. / The present work shows the study developed in Salto Grande Reservoir (Americana-SP), from August 1996 to July 1997, to determine the sedimentation rate of allocthonous material, inputted in the reservoir by its main tributary (Atibaia river) and by the watershed, relationed with the physical, chemical and biological characteristics of the system and its relationship with the landuse, climatology and operational mechanisms of the dam. Five samplig stations were selected considering the reservoir morfometry, where sedimentation traps (aspect ratio 3:1) were incubeded monthly, at 30 e 70% of the local depht, during 24 hours. At the moment of incubation, water temperature, pH, conductivity, dissolved oxigen, light penetration, suspended matter and nutrients (total phosphorus and nitrogen) were measured. In the settled material, dissolved and total nutrients, suspended matter (total, inorganic and organic), chlorophyll a and phaeopigments were determined. The data shows a deposition gradient of the suspended matter from Atibaia river (sampling station 1) toward to the dam (sampling station 5), with higher values in rainy season (90,0 mg.cm -2 .day -1 and 2,23 mg.cm -2 .day -1 at station 1 and 5 respectively) compared with dry season (6,0 mg.cm -2 .day -1 and 1,0 mg.cm -2 .day -1 at station 1 and 5, respectively). The major contribution of the suspended matter is given by the inorganic component (60 to 90%) at all stations in the rainy season, however, in dry season the organic component became more expressive at stations 3, 4 and 5 (about 50%). The settling flux of total nitrogen and total phosphorus shows the same pattern of the suspended matter, with maximun values in the traps incubeded at 70%. The sedimentation rate for total nitrogen varied from 0,1 mg.cm -2 .day -1 to 1,0 mg.cm -2 .day -1 (sampling station 1, in July and December 1996, respectively) and for total phosphorus from 4 µg.cm -2 .day -1 to 50,0 µg.cm -2 .day -1 (sampling station 1, in July and December 1996, respectively). The main factors that influence the sedimentation process are precipitation, inflow, residence time of water and the different land use around the reservoir, mainly the sugar cane culture. Regarding to allochtonous material sources inputted in the reservoir, was observed that the principal contribution is from Atibaia river, settling about 90% of the suspended matter between station 1 and 2, where there is the formation of a delta. Sedimentation rate data for suspended matter and nutrients (total phosphorus and nitrogen), are considered very high when comparing with other systems, showing a increase on eutrofication process, lost of multiple uses and the siltation of the reservoir’s entry.