Este trabalho tem como objetivo investigar o comportamento de transistores SOI de porta tripla com óxido de porta de alta constante dielétrica e eletrodo de porta de metal. Inicialmente estudou-se a aplicação dos métodos de extração de parâmetros através de curvas da capacitância, previamente desenvolvidos para estruturas SOI planares, em dispositivos de porta tripla com óxido de porta de háfnio (HfO2) e porta de metal com nitreto de titânio (TiN). Foram utilizados dispositivos com grandes dimensões, onde a influência das portas laterais pode ser desprezada, apresentando desta forma, um comportamento similar aos dispositivos com geometria planar. Simulações numéricas tridimensionais seguidas de medidas experimentais validam a utilização desses métodos em estruturas de múltiplas portas com grande largura de canal. A capacitância também foi utilizada para se analisar a influência que o efeito de canto exerce sobre estas estruturas de múltiplas portas. Na seqüência, foi investigado o impacto que a variação da espessura da porta de metal TiN causa nas características elétricas dos transistores SOI de porta tripla com óxido de porta de silicato de óxido de háfnio (HfSiO). Parâmetros como tensão de limiar, função de trabalho, mobilidade, cargas de interface assim como as características analógicas foram analisadas. Os resultados indicaram que camadas de TiN mais finas são mais atrativas, apresentando menor tensão de limiar e armadilhas de interface, assim como um aumento na mobilidade e no ganho intrínseco do transistor. Contudo uma maior corrente de fuga pelo óxido de porta é vista nestes dispositivos. Juntamente com esta análise, o comportamento de transistores de porta tripla com dielétrico de porta de silicato de óxido de háfnio nitretado (HfSiON) também foi estudado, onde observou-se um maior impacto nas cargas de interface para o óxido de háfnio nitretado. Contudo, o mesmo é capaz de reduzir a difusão de impurezas até o óxido de silício (SiO2) interfacial com o canal de silício. Finalmente transistores de porta tripla com diferentes composições de estrutura de porta foram estudados experimentalmente, onde uma camada de óxido de disprósio (Dy2O3) foi depositada entre o silicato de óxido de háfnio (HfSiO) e a porta de metal TiN. Observou-se uma redução na tensão de limiar nos dispositivos com o óxido de disprósio assim como uma variação na tensão de faixa plana. Em resumo, quando a camada de óxido de disprósio foi depositada dentro da porta de metal TiN, uma melhor interface foi obtida, assim como uma maior espessura de óxido efetivo, indicando desta forma uma menor corrente de fuga. / The main goal of this work is to investigate the behavior of SOI triple gate transistors with high dielectric constant gate oxide and metal gate material. Initially it was studied the application of process parameters extraction methods through capacitance curves, developed previously for planar SOI structures, in the triple-gate devices with hafnium gate oxide (HfO2) and metal gate of titanium nitride (TiN). Devices with larger dimensions were used, where the lateral gate influence can be neglected, presenting a planar behavior. Three-dimensional numerical simulations followed by experimental measurements validated the methods used in multiple-gate structures with wide channel width. The capacitance was also used in order to analyze the corner effect influence under these structures. In sequence, it was investigated the impact that the metal gate TiN thickness variation cause on the electric characteristics on the SOI triple gate transistors with silicate of hafnium oxide (HfSiO) as gate oxide. Beyond threshold voltage, work function, mobility, interface trap density and analog characteristics were analyzed. The results showed that thinner TiN are highly attractive, showing a reduction on the threshold voltage and trap density, an improved mobility and of the intrinsic gain of the transistor. However, an increase on the leakage current is observed in these devices. Together with this analyzes the behavior of triple gate transistors with gate dielectric of silicate of hafnium oxide nitrated (HfSiON) was also studied, where for the HfSiON a higher interface trap density impact was observed. Nevertheless it is efficient on the reduction impurity diffusion to cross until the silicon oxide (SiO2) that interfaces with the silicon channel. Finally, triple gate transistors with different gate stacks were experimentally studied, where a dysprosium oxide layer (Dy2O3) was deposited between the silicate of hafnium oxide (HfSiO) and the TiN metal gate. We observed a reduction in the threshold voltage of theses devices with dysprosium oxide as well as a variation of flatband voltage. In summary, when the dysprosium oxide layer was deposited inside the TiN metal gate, a better interface was obtained, as well as a higher effective oxide thickness, resulting in a lower leakage current.

Este trabalho tem como objetivo a produção e caracterização elétrica de filmes finos de telureto com nanopartículas de ouro para aplicações em microeletrônica. Filmes finos foram produzidos por magnetron sputtering a partir de alvos de telureto cerâmico e de ouro metálico. Foi desenvolvida metodologia adequada para a nucleação das nanopartículas de ouro por meio de tratamento térmico. Foram nucleadas nanopartículas de ouro a fim de que fossem observadas as influências nas propriedades elétricas. Os filmes foram depositados sobre substrato de silício e, para as medidas elétricas, ilhas de alumínio foram depositadas sobre o filme, utilizando-se os processos convencionais de microeletrônica: limpeza química, deposição por sputtering e evaporação. Com a finalidade de verificar a nucleação das nanopartículas metálicas, foram realizadas análises por Microscopia Eletrônica de Transmissão que indicaram a presença de nanopartículas metálicas, cristalinas, aproximadamente esféricas e com tamanho médio aproximado entre 1,5 e 5 nm. Outras técnicas de caracterização usadas foram microscopia de força atômica, perfilometria e extração de curvas da capacitância e condutância em função da tensão. Foram produzidos filmes com diversas espessuras com e sem nanopartículas de ouro. Por meio das medidas de capacitância em função da tensão foi possível determinar a influência das nanopartículas metálicas na constante dielétrica (k). Os resultados obtidos mostram aumento do valor de k de aproximadamente 70%, na presença de nanopartículas de ouro. Cabe ressaltar o resultado obtido para os filmes com espessura de 32,8 nm, para os quais o valor da constante dielétrica varia de 9,4 para 12,2, para tratamentos de 10 e 20 h, respectivamente. O material estudado tem possíveis aplicações em microeletrônica como dielétrico em capacitores e transistores MOS, e como camada de passivação em dispositivos de potência. / This work has the objective of production and electrical characterization f tellurite thin films containing gold nanoparticles for microelectronic applications. Thin films have been produced by magnetron sputtering from ceramic tellurite and metallic gold targets. It was developed an appropriate methodology for the gold nanoparticles nucleation by means of heat treatment. Gold nanoparticles were nucleated in order to be observed the influence on the electrical properties. The films were deposited on silicon substrate and, to the electrical measurements, aluminium islands were deposited on the film, using the conventional processes of microelectronics: chemical cleaning, deposition by sputtering and evaporation. With purpose to check the metallic nanoparticles nucleation, transmission electron microscopy measurements were performed and indicated the presence of crystalline metallic nanoparticles, with spherical shape and with average size between 1.5 and 5 nm. Other characterization techniques were used as atomic force microscopy, profilometry and electrical measurements to obtain the capacitance and conductance curves. Films have been produced with different thicknesses with and without gold nanoparticles. From capacitance measurement, it was possible to determine the metallic nanoparticles influence on the dielectric constant (k). The results obtained showed the increase of k of about 70% with the presence of gold nanoparticles. We have to remark the results obtained for thin films with 32.8 nm thickness with k varying from 9.4 to 12.2, for heat treatments during 10 and 20 h, respectively. The material studied has possible applications in microelectronics as high-k dielectrics for capacitors and transistors MOS, and as passivation layer for power devices.

Nesse trabalho foram fabricados filmes finos de TiO2 por RF magnetron sputtering reativo sobre substrato de silício (1 0 0). A pressão parcial do oxigênio na câmara foi variada de 5 a 100% em relação ao argônio. Após a deposição os filmes foram submetidos a tratamento térmico em atmosfera de oxigênio. A estequiometria dos filmes e o perfil de profundidade foram obtidos por RBS. A estrutura cristalina foi obtida por XRD. As propriedades ópticas foram obtidas por interferometria e reflectância e as elétricas por meio das curvas C-V. Os valores de espessura dos filmes sem tratamento térmico aumentaram aproximadamente 41% com o aumento do oxigênio na câmara de deposição. Essa variação está ligada ao aumento da eficiência do sputtering do alvo. Os índices de refração dos filmes sem tratamento térmico se mantiveram dentro de um intervalo de aproximadamente 2,3 a 2,4. A diminuição do band gap com o tratamento térmico é consequência da mudança de fase cristalográfica de anatase para rutila. A estequiometria TiOx dos filmes antes do tratamento térmico apresentaram valores de x entre 2,0 e 2,4. A espessura em TFU dos filmes aumentou com o percentual de oxigênio na câmara. As amostras que receberam tratamento térmico apresentaram difusão de titânio na interface do substrato e incorporação de oxigênio no filme. Os valores da constante dielétrica aumentaram com o percentual de oxigênio na câmara, em contraposição com o efeito do tratamento térmico que diminuiu o valor. Todos os resultados observados são coerentes do ponto de vista da mudança de fase anatase rutila e aumento do percentual de oxigênio na câmara. / In this work thin films of TiO2 were produced by reactive RF magnetron sputtering on silicon substrate (1 0 0). The oxygen partial pressure in the chamber was varied from 5 to 100% in relation to argon. After deposition the films were submitted to thermal treatment under an oxygen atmosphere. The stoichiometry of the films and the depth profile were obtained by RBS. The crystal structure was obtained by XRD. Its optical properties were obtained by interferometry and reflectance and the electrical were obtained by means of the C-V curves. The thickness values of films without heat treatment increased approximately 41% with the increase of oxygen in the deposition chamber. This variation is linked to the increased sputtering efficiency of the target. The refractive indexes of films without heat treatment remained within a range of about 2.3 to 2.4. The decrease of the band gap with the heat treatment is a consequence of the change of crystallographic phase from anatase to rutile. The TiOx stoichiometry of the films before the heat treatment showed values of x between 2.0 and 2.4. The TFU thickness of the films increased with the percentage of oxygen in the chamber. The samples that received heat treatment shows diffusion of titanium at the interface of the substrate and incorporation of oxygen in the film. The values of the dielectric constant increased with the percentage of oxygen in the chamber, as opposed to the effect of the thermal treatment that decreased the value. All the results observed are consistent from the point of view of the anatase - rutile phase transition and the increase in the oxygen percentage in the chamber.

Having gained popularity in the last decade, the dielectric barrier discharge (DBD) has been studied in numerous ways as a device for air acceleration. A major interest of all these works has been concentrated on achieving higher efficiency and producing higher jet velocities. These studies considered alternative geometries, different voltage waveforms etc., yet none of these studies tackle the inherently inefficient process of force creation and actuation in a DBD. Air acceleration has been attributed to the electric force that switches direction on each voltage half cycle (that is due to the nature of the discharge mechanism) yet has a forward resulting force. The present thesis considers the phenomenon of memory charge accumulation on the dielectric surface and reasons that the backward force in the second half cycle can be reversed by further migration of the memory charges to an added exposed anode. Hence a novel 3-electrode configuration is presented. Flow velocity investigations showed a 27% improvement in efficiency in comparison with the traditional 2-electrode actuator. This meant a 0.4m/s gain along the velocity profile. During the investigation process, a new discharge mechanism was encountered. This was characterized by the double discharge lines along the exposed electrode edges while in the presence of a \"floating\" encapsulated electrode. / Tendo ganho popularidade na última década, a descarga de barreira dielétrica (DBD) foi estudada de várias maneiras como um dispositivo para aceleração do ar e controle aerodinâmico. Um grande interesse de todos esses trabalhos foi concentrado em alcançar maior eficiência e produzir maiores velocidades de jato. Alguns desses estudos consideraram geometrias alternativas, diferentes formas de onda de tensão, etc., mas nenhum desses estudos aborda o processo inerentemente ineficiente de criação e atuação da força em um DBD. A Aceleração do ar tem sido atribuída à força elétrica que muda de direção em cada meio ciclo (que é devido à natureza do mecanismo de descarga), mas que tem uma força resultante para a frente. A presente tese considera o fenômeno de acumulação de carga de memória na superfície dielétrica e raciocina que a força contraria no segundo meio ciclo da descarga pode ser revertida por migração dessas cargas de memória para um ânodo adicional exposto. Assim, uma nova configuração de 3 eletrodos é apresentada. Investigações de velocidade do fluxo mostraram uma melhoria de 27% na eficiência em comparação com o tradicional atuador de 2 eletrodos. Isso significou um ganho de 0,3 m/s ao longo do perfil de velocidade. Durante o processo de investigação, foi encontrado um novo mecanismo de descarga. Isso foi caracterizado por uma dupla descarga ao longo das bordas do eletrodos expostos, enquanto na presença de um eletrodo encapsulado \"pendurado\".

Este trabalho tem como objetivo investigar o comportamento de transistores SOI de porta tripla com óxido de porta de alta constante dielétrica e eletrodo de porta de metal. Inicialmente estudou-se a aplicação dos métodos de extração de parâmetros através de curvas da capacitância, previamente desenvolvidos para estruturas SOI planares, em dispositivos de porta tripla com óxido de porta de háfnio (HfO2) e porta de metal com nitreto de titânio (TiN). Foram utilizados dispositivos com grandes dimensões, onde a influência das portas laterais pode ser desprezada, apresentando desta forma, um comportamento similar aos dispositivos com geometria planar. Simulações numéricas tridimensionais seguidas de medidas experimentais validam a utilização desses métodos em estruturas de múltiplas portas com grande largura de canal. A capacitância também foi utilizada para se analisar a influência que o efeito de canto exerce sobre estas estruturas de múltiplas portas. Na seqüência, foi investigado o impacto que a variação da espessura da porta de metal TiN causa nas características elétricas dos transistores SOI de porta tripla com óxido de porta de silicato de óxido de háfnio (HfSiO). Parâmetros como tensão de limiar, função de trabalho, mobilidade, cargas de interface assim como as características analógicas foram analisadas. Os resultados indicaram que camadas de TiN mais finas são mais atrativas, apresentando menor tensão de limiar e armadilhas de interface, assim como um aumento na mobilidade e no ganho intrínseco do transistor. Contudo uma maior corrente de fuga pelo óxido de porta é vista nestes dispositivos. Juntamente com esta análise, o comportamento de transistores de porta tripla com dielétrico de porta de silicato de óxido de háfnio nitretado (HfSiON) também foi estudado, onde observou-se um maior impacto nas cargas de interface para o óxido de háfnio nitretado. Contudo, o mesmo é capaz de reduzir a difusão de impurezas até o óxido de silício (SiO2) interfacial com o canal de silício. Finalmente transistores de porta tripla com diferentes composições de estrutura de porta foram estudados experimentalmente, onde uma camada de óxido de disprósio (Dy2O3) foi depositada entre o silicato de óxido de háfnio (HfSiO) e a porta de metal TiN. Observou-se uma redução na tensão de limiar nos dispositivos com o óxido de disprósio assim como uma variação na tensão de faixa plana. Em resumo, quando a camada de óxido de disprósio foi depositada dentro da porta de metal TiN, uma melhor interface foi obtida, assim como uma maior espessura de óxido efetivo, indicando desta forma uma menor corrente de fuga. / The main goal of this work is to investigate the behavior of SOI triple gate transistors with high dielectric constant gate oxide and metal gate material. Initially it was studied the application of process parameters extraction methods through capacitance curves, developed previously for planar SOI structures, in the triple-gate devices with hafnium gate oxide (HfO2) and metal gate of titanium nitride (TiN). Devices with larger dimensions were used, where the lateral gate influence can be neglected, presenting a planar behavior. Three-dimensional numerical simulations followed by experimental measurements validated the methods used in multiple-gate structures with wide channel width. The capacitance was also used in order to analyze the corner effect influence under these structures. In sequence, it was investigated the impact that the metal gate TiN thickness variation cause on the electric characteristics on the SOI triple gate transistors with silicate of hafnium oxide (HfSiO) as gate oxide. Beyond threshold voltage, work function, mobility, interface trap density and analog characteristics were analyzed. The results showed that thinner TiN are highly attractive, showing a reduction on the threshold voltage and trap density, an improved mobility and of the intrinsic gain of the transistor. However, an increase on the leakage current is observed in these devices. Together with this analyzes the behavior of triple gate transistors with gate dielectric of silicate of hafnium oxide nitrated (HfSiON) was also studied, where for the HfSiON a higher interface trap density impact was observed. Nevertheless it is efficient on the reduction impurity diffusion to cross until the silicon oxide (SiO2) that interfaces with the silicon channel. Finally, triple gate transistors with different gate stacks were experimentally studied, where a dysprosium oxide layer (Dy2O3) was deposited between the silicate of hafnium oxide (HfSiO) and the TiN metal gate. We observed a reduction in the threshold voltage of theses devices with dysprosium oxide as well as a variation of flatband voltage. In summary, when the dysprosium oxide layer was deposited inside the TiN metal gate, a better interface was obtained, as well as a higher effective oxide thickness, resulting in a lower leakage current.

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-05-16T17:11:07Z No. of bitstreams: 1 ChristianCarvalho.pdf: 1874919 bytes, checksum: 3c4ecd041d9c80194ae2c47a229bbd6a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-16T17:11:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ChristianCarvalho.pdf: 1874919 bytes, checksum: 3c4ecd041d9c80194ae2c47a229bbd6a (MD5) Previous issue date: 2016-03-31 / Fundação de Amparo à Pesquisa e ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Maranhão (FAPEMA) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPQ) / The use of biodiesel/diesel mixtures out of the quality standards specified by the National Agency of Petroleum and Natural Gas and Biofuels - ANP can be harmful to the environment and automotive engines. Therefore, it is important to develop methodologies capable of certifying the commercial quality of such products. In such context, this project aims to design a low-cost sensor to the quantification of the biodiesel content in biodiesel / diesel pseudo-binary blends based on the dielectric constant as a response. Thus, pseudo-binary samples were prepared using soybean or babassu methyl biodiesel with commercial diesel. The dielectric measurements were performed using a LCR meter operating in parallel circuit. In this way, a voltage of 1.0 V, frequency ranging from 100 Hz to 2000 Hz and a pitch of 100 Hz were employed. The dielectric profile of diesel and biodiesel showed remarkable variations in the frequency range of 100-300 Hz and less intense changes in under 400 and 2000 Hz, which confirms greater system stability in this measurement range. The results obtained by ANOVA of pure soybean biodiesel, pure babassu biodiesel and diesel oil showed that there was no significant difference between data treatment at the 95% significance level, once the Fcalculate was lower than the Fcritical. The frequency of 1000 Hz was adopted in biodiesel analysis of content in diesel, as it was verified that the system had a higher stability at this frequency. The correspondent values of dielectric constant demonstrate regularity and stability as well as a precision between the values found. Observing the values of the dielectric constants as a function of the percentage of biodiesel in the diesel, it was possible to plot the correlation curve for a linear model. Finally, according to the Kruskal-Wallis test reinforces the thesis that measuring dielectric constants (K) can be used to determine the concentration of biodiesel in mineral diesel. / A utilização de misturas biodiesel/diesel fora dos padrões especificados pela Agência Nacional de Petróleo e Gás Natural e Biocombustíveis – ANP podem ser prejudiciais ao meio-ambiente e causar prejuízos aos donos de veículos automotivos. Neste sentido, torna-se necessário o desenvolvimento de novas metodologias capazes de certificar a qualidade destes produtos no Brasil. O presente trabalho teve por objetivo desenvolver um sensor de baixo custo para determinar o teor de biodiesel em misturas pseudo-binárias biodiesel/diesel, utilizando constante dielétrica como resposta. Para tanto, foram preparadas misturas utilizando biodieseis metílicos de soja e/ou babaçu e óleo diesel A comercial. As medidas dielétricas foram realizadas em um medidor LCR configurado para funcionar com o circuito em paralelo. Desta forma, foram empregadas tensão de 1,0 V, frequência de 100 Hz - 2000 Hz e um passo de 100 Hz. O perfil dielétrico do óleo diesel e dos biodieseis demonstrou variações acentuadas no intervalo de frequência de 100 - 300 Hz e alterações de menor intensidade entre as frequências de 400 a 2000 Hz, confirmando maior estabilidade do sistema nessa faixa. Os resultados obtidos por ANOVA do biodiesel de soja puro, biodiesel de babaçu puro e o óleo diesel, demostraram que não há diferença significativa entre os tratamentos ao nível de significância de 95%, visto que o Fcalculado foi menor que o Fcrítico. A frequência de 1000 Hz foi adotada nas análises do teor de biodiesel no diesel, pois verificou-se maior estabilidade do sistema nessa frequência. Os valores de constante dielétrica em questão demonstram regularidade e estabilidade, além de uma precisão entre os valores encontrados. Observando os valores das constantes dielétricas em função da porcentagem de biodiesel no diesel, foi possível traçar a curva de correlação para um modelo linear. Por fim, o teste de Kruskal-Wallis demonstrou que a tese de que as medidas constantes dielétricas (𝐾) podem vir a ser utilizadas para determinar a concentração de biodiesel no diesel mineral.

SILVA, Roger Ribeiro. Estudo das propriedades dielétricas do Niobato de Bismuto e Titânio dopado com PbO e Bi2O3 para aplicações em antenas. 2009. 93 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2009. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2015-06-16T21:40:35Z No. of bitstreams: 1 2009_dis_rrsilva.pdf: 3731493 bytes, checksum: ea1e0ca9dd5b082cce643034649ad572 (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2015-06-18T18:22:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_dis_rrsilva.pdf: 3731493 bytes, checksum: ea1e0ca9dd5b082cce643034649ad572 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-06-18T18:22:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_dis_rrsilva.pdf: 3731493 bytes, checksum: ea1e0ca9dd5b082cce643034649ad572 (MD5) Previous issue date: 2009 / Dielectric resonators based on type structure compound Bi3TiNbO9 show singular characteristics for microwave applications, including high dielectric constants, low dissipation losses and low temperature coefficients. Single phase of the Bi3TiNbO9 powder was obtained by x-ray diffraction technique. The ceramics doped during manufacture, with lead oxide and bismuth oxide, were synthesized by solid state reaction at 950°C for two hours. Samples were analysed by Archimedes method and exhibited good levels of density for doped ceramics with bismuth and lead oxide. Grain morphology and stoichiometry of ceramics were investigated by scanning electron microscopy and energy dispersive spectroscopy technique. Far infrared spectroscopy identified large bands on the Bi3TiNbO9 structure by attenuated total reflection technique. Radiofrequency measurements showed that doped ceramics exhibited higher dielectric constants than pure phase. Microwave measurements were investigated by Hakki-Coleman and resonant cylindrical cavity. The ceramics called as BTNO3BiP, BTNO5BiP, BTNO10BiP, BTNO3PbG e BTNO5PbG, showed high dielectric constants and high quality factors demonstrating that they can be applied in dielectric antennas on microwave range. / Ressoadores dielétricos baseados na estrutura do composto Bi3TiNbO9 apresentam características singulares para aplicações em microondas, incluindo altas constantes dielétricas, baixos fatores de dissipação e baixos coeficientes de temperatura. Obteve-se a fase pura da amostra em pó de Bi3TiNbO9 pela técnica de difração de raios X. As amostras cerâmicas dopadas durante a fabricação, com óxido de chumbo e óxido de bismuto, foram sintetizadas pelo método de reação do estado sólido a 950°C por 2 horas. As amostras foram analisadas pelo método de Arquimedes e apresentaram bons níveis de densidade nas dopagens com os óxidos de bismuto e chumbo. A morfologia dos grãos e a estequiometria das amostras cerâmicas foram investigadas pelas técnicas de microscopia eletrônica de varredura e análise por energia dispersiva de raios X. A espectroscopia no infravermelho distante identificou bandas largas na estrutura do Bi3TiNbO9 pela técnica de reflexão total atenuada. As medidas de constante dielétrica e perda dielétrica em radiofreqüência demonstraram que as dopagens com chumbo e bismuto exibiram maiores constantes dielétricas em relação à cerâmica pura. As medidas em microondas foram estudadas pelos métodos Hakki-Coleman e a cavidade ressonante metálica. As cerâmicas denominadas como BTNO3BiP, BTNO5BiP, BTNO10BiP, BTNO3PbG e BTNO5PbG, apresentaram altas constantes dielétricas e altos fatores de qualidade, demonstrando que podem ser aplicadas em antenas dielétricas na faixa de micro-ondas.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5887.pdf: 17427536 bytes, checksum: 86a72410b26eb5474b5d0a693e193449 (MD5) Previous issue date: 2013-12-19 / Financiadora de Estudos e Projetos / Multiferroic are materials which have at least two of the three ferroics orders: ferromagnetism, ferroelectricity and/or ferroelasticity. The coupling between these properties, make multiferroic materials of great technological and scientific interest, mainly in the design of new devices such as sensors and spintronic devices. The lead iron tungstate Pb(Fe2=3W1=3)O3 (PFW) is a relaxor multiferroic with ferroelectric transition TC ~ 180K and antiferromagnetic TN ~ 340K, it is a member of the relaxor ferroelectrics family with perovskite structure, in which the two types of cations (Fe3+ e W6+) are randomly distributed in the B site, causing the formation of polar nanoregions (or clusters) of order/disorder at microscopic scale, which would be the origin of the relaxor behavior. Lead iron niobate Pb(Fe1=2Nb1=2)O3 (PFN) is a ferroelectric with diffuse phase transition (DPT) around TC ~ 380K and antiferromagnetic, with the G-type ordering below the Néel temperature, reported in TN ~ 143K. This material has a high dielectric constant, and excellent ferroelectric properties. The Pb2+, at site A, and Nb5+, at site B are responsible for the ferroelectric order, as the Fe3+ at site B is responsible to provide the necessary magnetic moment for the magnetic ordering. In this work, the electrical conduction and relaxation mechanism of multiferroics PFW and PFN ceramics were investigated. The PFW and PFN samples were prepared by solid state reaction method through two stages. This method was effective to obtain samples with majoritary perovskite phase (95,6% and 95,7%), respectively. After the densification process through sintering methods used in this work (conventional sintering, hot pressing and spark plasma), the perovskite phase was increased, being almost 100 %. The samples of PFW and PFN obtained by the different densification techniques, were dense and practically free of pores. For the analysis of the dielectric response of the samples, it was proposed in this work, an analysis protocol, which was effective to find the responsible mechanisms for the dielectric response of the studied materials. Two relaxation processes were identified for each studied sample, which were labeled as: PR-1, PR-2 or PR *. These processes can be attributed to the interfacial polarization and polarization by hopping, occurring due to the presence of defects in the lattice, such as the oxygen vacancies and lead vacancies. From the dependence of the DC electrical conductivity versus temperature, it was possible to identify regions with different mechanisms of electrical conduction for the samples of PFW and PFN. These mechanisms are, thermally activated at high temperatures, hopping of small polarons at intermediate temperatures and variable range hopping at low temperatures. / Multiferróicos são materiais que têm pelo menos duas das três ordens ferróicas: ferromagnetismo, ferroeletricidade e/ou ferroelasticidade. O acoplamento entre essas propriedades, faz com que os materiais multiferróicos despertem um grande interesse científico e tecnológico, principalmente na concepção de novos dispositivos, como sensores e dispositivos de spintrônica. O tungstanato de ferro e chumbo Pb(Fe2=3W1=3)O3 (PFW) é um multiferróico relaxor com transição ferroelétrica TC ~ 180K e antiferromagnética TN ~ 340K, ele é membro da família dos ferroelétricos relaxores com uma estrutura perovskita, em que os dois tipos de cátions (Fe3+ e W6+) são aleatoriamente distribuídos no sítio B, fazendo com que em escala microscópica existam nanoregiões polares (ou clusters) de ordem/desordem neste sítio, que seriam a origem do comportamento relaxor. O niobato de ferro e chumbo Pb(Fe1=2Nb1=2)O3 (PFN) é um ferroelétrico com transição de fase difusa (TFD) ao redor de TC ~ 380K, e antiferromagnético, com ordenamento do tipo-G abaixo da temperatura de Néel reportada em TN ~ 143K. Ele ainda apresenta uma alta constante dielétrica, além de excelentes propriedades ferroelétricas. Neste material o Pb2+, no sítio A, e Nb5+, no sítio B são responsáveis pelo ordenamento ferroelétrico, enquanto o Fe3+ no sítio B é responsável em fornecer o momento magnético necessário para o ordenamento magnético. Neste trabalho, os mecanismos de condução e relaxação elétrica das cerâmicas multiferróicas de PFW e PFN foram investigados. As amostras de PFW e PFN foram preparadas por reação de estado sólido através do método de dois estágios, que se mostrou eficaz na obtenção de amostras com fase perovskita majoritaria (95,6% e 95,7%), respectivamente. De modo geral, essas amostras ao passar pelo processo de densificação através dos métodos de sinterização utilizados nesse trabalho (sinterização convencional, sinterização por prensagem uniaxial a quente e sinterização por spark plasma), tiveram suas fases perovskitas majoritarias aumentadas, chegando à praticamente 100%. As amostras de PFW e PFN, obtidas pelas diferentes técnicas de densificação, mostraram-se densas e praticamente livres de poros. Para análise da resposta dielétrica apresentada por essas amostras, foi proposto neste trabalho um protocolo de análise, que se mostrou eficaz em descrever o comportamento da resposta dielétrica apresentado pelas mesmas. Foram identificados dois processos de relaxação para cada amostra em estudo, os quais foram identificados por: PR-1, PR-2 ou PR*. Esses processos podem ser atribuídos à polarização interfacial e à polarização por salto, os quais ocorrem pela presença de defeitos na rede, tais como, as vacâncias de oxigênio e as vacâncias de chumbo. Através da dependência da condutividade elétrica DC em função da temperatura, foi possível identificar regiões com diferentes mecanismos de condução para as amostras de PFW e PFN. Dentre eles estão, ativação térmica em altas temperaturas, hopping de pequenos polarons em temperaturas intermediárias e hopping de alcance variável em baixas temperaturas.

Nesse trabalho foram fabricados filmes finos de TiO2 por RF magnetron sputtering reativo sobre substrato de silício (1 0 0). A pressão parcial do oxigênio na câmara foi variada de 5 a 100% em relação ao argônio. Após a deposição os filmes foram submetidos a tratamento térmico em atmosfera de oxigênio. A estequiometria dos filmes e o perfil de profundidade foram obtidos por RBS. A estrutura cristalina foi obtida por XRD. As propriedades ópticas foram obtidas por interferometria e reflectância e as elétricas por meio das curvas C-V. Os valores de espessura dos filmes sem tratamento térmico aumentaram aproximadamente 41% com o aumento do oxigênio na câmara de deposição. Essa variação está ligada ao aumento da eficiência do sputtering do alvo. Os índices de refração dos filmes sem tratamento térmico se mantiveram dentro de um intervalo de aproximadamente 2,3 a 2,4. A diminuição do band gap com o tratamento térmico é consequência da mudança de fase cristalográfica de anatase para rutila. A estequiometria TiOx dos filmes antes do tratamento térmico apresentaram valores de x entre 2,0 e 2,4. A espessura em TFU dos filmes aumentou com o percentual de oxigênio na câmara. As amostras que receberam tratamento térmico apresentaram difusão de titânio na interface do substrato e incorporação de oxigênio no filme. Os valores da constante dielétrica aumentaram com o percentual de oxigênio na câmara, em contraposição com o efeito do tratamento térmico que diminuiu o valor. Todos os resultados observados são coerentes do ponto de vista da mudança de fase anatase rutila e aumento do percentual de oxigênio na câmara. / In this work thin films of TiO2 were produced by reactive RF magnetron sputtering on silicon substrate (1 0 0). The oxygen partial pressure in the chamber was varied from 5 to 100% in relation to argon. After deposition the films were submitted to thermal treatment under an oxygen atmosphere. The stoichiometry of the films and the depth profile were obtained by RBS. The crystal structure was obtained by XRD. Its optical properties were obtained by interferometry and reflectance and the electrical were obtained by means of the C-V curves. The thickness values of films without heat treatment increased approximately 41% with the increase of oxygen in the deposition chamber. This variation is linked to the increased sputtering efficiency of the target. The refractive indexes of films without heat treatment remained within a range of about 2.3 to 2.4. The decrease of the band gap with the heat treatment is a consequence of the change of crystallographic phase from anatase to rutile. The TiOx stoichiometry of the films before the heat treatment showed values of x between 2.0 and 2.4. The TFU thickness of the films increased with the percentage of oxygen in the chamber. The samples that received heat treatment shows diffusion of titanium at the interface of the substrate and incorporation of oxygen in the film. The values of the dielectric constant increased with the percentage of oxygen in the chamber, as opposed to the effect of the thermal treatment that decreased the value. All the results observed are consistent from the point of view of the anatase - rutile phase transition and the increase in the oxygen percentage in the chamber.

Forças eletro-hidrodinâmicas apresentam boas qualidades para a utilização como meio de produzir e manipular escoamentos. Um de seus grandes méritos consiste na falta de partes móveis para a introdução de quantidade de movimento em escoamentos. Foi realizado um estudo experimental para a investigação e comparação de três diferentes configurações dos eletrodos usados para a produção de dispositivos eletro-hidrodinâmicos gerados por descarga de barreira dielétrica. Uma configuração é composta de eletrodos retangulares planos e a outra de um fio e um eletrodo retangular plano. A outra configuração usa uma nova configuração com um eletrodo plano de borda serrilhada, como eletrodo ativo, e um eletrodo retangular plano isolado. Todas as configurações foram investigados para entender o comportamento na produção de escoamento. Medições de tubo Pitot dos perfis de velocidade dos jatos de parede foram feitas em várias distâncias a partir da região da descarga elétrica. Na sequência, a medição do escoamento ao longo do eletrodo serrilhado foi realizada. Assim, pretende-se determinar as características de escoamento tridimensionais produzidas por esta configuração. Os resultados mostram melhores características da configuração serrilhado para ser utilizado na produção de escoamento mais intensos. / Electro-hydrodynamic forces have good qualities to be used to produce and manipulate flows. One of its great merits is the lack of moving parts to introduce momentum in flows. An experimental study for measure and comparing three different configurations of electrodes used for the production of electro-hydrodynamic devices generated by dielectric barrier discharge was performed. One configuration is composed of rectangular at electrodes and the other of a wire electrode and a rectangular at electrode. The other uses a new configuration with a serrated edge flat plane electrode, as the active electrode and an isolated rectangular flat. All configurations are investigated to understand the behavior in the production of the flow. Pitot tube measurements of velocity profiles of the wall jets are made at various distances away from the electrical discharge region. Further, the measurement of the flow along the serrated electrod is performed. Thus, it is intended to determine the three-dimensional flow characteristics produced by this configuration. The results show the best features of serrated configuration to be used in the production of more intense flow.