Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-11-23Bitstream added on 2014-06-13T19:17:18Z : No. of bitstreams: 1 brito_iao_me_sjrp.pdf: 2547892 bytes, checksum: 97dc4b0c58e44692a47f09742af55178 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho foi realizado o estudo das propriedades espectroscópicas e dielétricas de blendas de biodiesel/diesel, o que permitiu a identificação de um conjunto de parâmetros necessários à análise de interações moleculares. O Biodiesel utilizado foi o produzido a partir do óleo de soja. As interações moleculares foram identificadas pelas propriedades em excesso. Uma visão ampla das propriedades em excesso foram descritas por uma série de blendas biodiesel / diesel a partir da análise molecular intrínseca (infravermelho) e análise do bulk (impedância dielétrica) de fluidos. As ligações químicas foram investigadas pela técnica de espectroscopia no infravermelho. A partir desta técnica foi possível estudar a interação molecular pelo deslocamento de pico, o deslocamento da área do pico, a constante de força da ligação (modelo do oscilador harmônico) em função do teor de biodiesel em cada blenda. Como exemplo, a evolução da banda em 1742 cm -1 característica da ligação C = O é sensível a uma variação do teor de biodiesel na blenda. Propriedades do bulk dos fluidos e misturas foram investigados por meio de medidas elétricas e dielétricas. As medidas foram realizadas por espectroscopia de impedância e dielétrica. O semicírculo de impedância foi modelado utilizando um circuito elétrico equivalente com resistência e capacitância associados em paralelo. Tal abordagem permite extrair os seguintes parâmetros em cada mistura: a resistência elétrica (R),a capacitância (C), e mais frequente... / In this work both spectroscopical and dielectrical properties of blends of biodiesel/diesel were studied, which allowed the determination of a set of parameters from which It was possible to detect molecular interactions. Biodiesel was made from soybean oil. Such molecular interactions have been identified from classical ―Excess Proprieties‖. A broad view of this excess properties were described for a serie of biodiesel/diesel blends steaming from intrinsic molecular analysis (infrared) and bulk analysis (dielectric impedance) of fluids. Chemical bonds were investigated by the infrared spectroscopy technique. From this technique It was possible to study molecular interaction by the peak displacing, peak area distortion, changing of bond strength (harmonic oscillator theory) at particular vibration, as a function of content of biodiesel at each blend. As an example, the evolution of the band in 1742 cm -1 characteristic of C=O bond is sensitive to a variation of the biodiesel content in the blend. The apparent strength of the bond, k, was determined. Bulk properties of fluids and blends were investigated by both electrical and dielectrical measurements. Measurements were carried out by impedance and dielectric spectroscopy. The impedance semicircle was modeled using an equivalent electrical circuit with resistance and capacitance associated in parallel. Such approach allows to derive following parameters at each blend: electric resistance (R) capacitance (C), most frequent relaxation frequency (fo). The dielectric permittivity for biodiesel, diesel and blends were derived. The value derived at 1 MHz for diesel and biodiesel was equal to 3.8 and 4.3, respectively. The electrical conductivity of diesel and biodiesel was... (Complete abstract click electronic access below)

abstract: Microwave dielectrics are widely used to make resonators and filters in telecommunication systems. The production of thin films with high dielectric constant and low loss could potentially enable a marked reduction in the size of devices and systems. However, studies of these materials in thin film form are very sparse. In this research, experiments were carried out on practical high-performance dielectrics including ZrTiO4-ZnNb2O6 (ZTZN) and Ba(Co,Zn)1/3Nb2/3O3 (BCZN) with high dielectric constant and low loss tangent. Thin films were deposited by laser ablation on various substrates, with a systematical study of growth conditions like substrate temperature, oxygen pressure and annealing to optimize the film quality, and the compositional, microstructural, optical and electric properties were characterized. The deposited ZTZN films were randomly oriented polycrystalline on Si substrate and textured on MgO substrate with a tetragonal lattice change at elevated temperature. The BCZN films deposited on MgO substrate showed superior film quality relative to that on other substrates, which grow epitaxially with an orientation of (001) // MgO (001) and (100) // MgO (100) when substrate temperature was above 500 oC. In-situ annealing at growth temperature in 200 mTorr oxygen pressure was found to enhance the quality of the films, reducing the peak width of the X-ray Diffraction (XRD) rocking curve to 0.53o and the χmin of channeling Rutherford Backscattering Spectrometry (RBS) to 8.8% when grown at 800oC. Atomic Force Microscopy (AFM) was used to study the topography and found a monotonic decrease in the surface roughness when the growth temperature increased. Optical absorption and transmission measurements were used to determine the energy bandgap and the refractive index respectively. A low-frequency dielectric constant of 34 was measured using a planar interdigital measurement structure. The resistivity of the film is ~3×1010 ohm·cm at room temperature and has an activation energy of thermal activated current of 0.66 eV. / Dissertation/Thesis / M.S. Materials Science and Engineering 2013

abstract: In this dissertation, the interface chemistry and electronic structure of plasma-enhanced atomic layer deposited (PEALD) dielectrics on GaN are investigated with x-ray and ultraviolet photoemission spectroscopy (XPS and UPS). Three interrelated issues are discussed in this study: (1) PEALD dielectric growth process optimization, (2) interface electronic structure of comparative PEALD dielectrics on GaN, and (3) interface electronic structure of PEALD dielectrics on Ga- and N-face GaN. The first study involved an in-depth case study of PEALD Al2O3 growth using dimethylaluminum isopropoxide, with a special focus on oxygen plasma effects. Saturated and self-limiting growth of Al2O3 films were obtained with an enhanced growth rate within the PEALD temperature window (25-220 ºC). The properties of Al2O3 deposited at various temperatures were characterized to better understand the relation between the growth parameters and film properties. In the second study, the interface electronic structures of PEALD dielectrics on Ga-face GaN films were measured. Five promising dielectrics (Al2O3, HfO2, SiO2, La2O3, and ZnO) with a range of band gap energies were chosen. Prior to dielectric growth, a combined wet chemical and in-situ H2/N2 plasma clean process was employed to remove the carbon contamination and prepare the surface for dielectric deposition. The surface band bending and band offsets were measured by XPS and UPS for dielectrics on GaN. The trends of the experimental band offsets on GaN were related to the dielectric band gap energies. In addition, the experimental band offsets were near the calculated values based on the charge neutrality level model. The third study focused on the effect of the polarization bound charge of the Ga- and N-face GaN on interface electronic structures. A surface pretreatment process consisting of a NH4OH wet chemical and an in-situ NH3 plasma treatment was applied to remove carbon contamination, retain monolayer oxygen coverage, and potentially passivate N-vacancy related defects. The surface band bending and polarization charge compensation of Ga- and N-face GaN were investigated. The surface band bending and band offsets were determined for Al2O3, HfO2, and SiO2 on Ga- and N-face GaN. Different dielectric thicknesses and post deposition processing were investigated to understand process related defect formation and/or reduction. / Dissertation/Thesis / Ph.D. Physics 2014

Estudos do comportamento dielétrico, viscoelástico e fisico-químico, em função do tempo de envelhecimento, foram realizados no polietileno reticulado (XLPE). Neste trabalho, utilizaram-se amostras comerciais de cabos isolados, envelhecidas em condições definidas no laboratório e amostras envelhecidas em campo durante 25 anos. As amostras foram cortadas com aproximadamente 150 ?m de espessura, desde a camada mais externa até a camada mais interna do polietileno. A espectroscopia dielétrica foi realizada no intervalo de 10 ?Hz a 1 MHz e mostra a presença de picos de relaxação, obedecendo as formas assintóticas da função susceptibilidade de Dissado-Hill. Com o envelhecimento em laboratório a temperatura ambiente (RT) e campo, a região mais externa mostra processo de condução quase permanente, dominando com o envelhecimento. Por outro lado, com o envelhecimento em temperaturas superiores, observou-se um processo tipo perda plana (\"flat-loss\") de relaxação dipolar dominando em regiões mais internas. O comportamento viscoelástico foi investigado, através de análise dinâmico-mecânica, e indica que um envelhecimento de natureza eletroquímica gera diferentes processos como: quebra de cadeias, variações na cristalinidade e reticulação, com o envelhecimento. Além disso, estes resultados foram confrontados com outros resultados, obtidos através de técnicas adicionais, como: espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier, difratometria de raios-X, grau de reticulação, microscopias ópticas e de varredura eletrônica. / Dielectric, viscoelastic and physical-chemical studies have been performed in cross- Linked polyethylene (XLPE) as a function of the aging time. This work was carried out in insulation cables field aged for twenty five years and XLPE cables laboratory aged under multi-stressing conditions. The samples, field and laboratory aged, were peeled with approximately 150 ?m thickness, at the surface just below the outer layer just above the inner layer. The dielectric spectroscopy, carried out in the frequency range 1 ?Hz to 1 MHz, show the presence of relaxation peaks obeying the asymptotic foms of Dissado and Hill susceptibility functions. For the aged samples, obtained from the outer layer position, conduction near pemanent process with aging time was observed. On the other hand, at middle and inner layer positions, was observed a Flat-loss process, which becomes dominant with aging time. In addition, viscoelastic properties have also been investigated through dynamic mechanical analysis, suggesting that eletrochemical aging effects generates different processes involving: chains breakage, changes cristallinity and cross-linking with aging time. Furthermore, the previous results have been confronted with other results obtained with additional techniques such as: Fourier transform infrared spectroscopy, X-rays measurements, cross-link degree, optical and scanning electronic microscopies.

Ionômeros são polímeros carregados que possuem uma variedade de propriedades elétricas e que recentemente vêm sendo aplicados como camadas de transporte em dispositivos poliméricos. Em particular, camadas ultrafinas de ionômeros são depositadas entre o eletrodo e o polímero eletrônico em OLEDs para aumentar a eficiência da injeção de cargas. Entretanto o sucesso desta aplicação envolve fenômenos de armazenamento e mecanismos de transportes de cargas dentro do ionômero que ainda não são claramente entendidos. Neste trabalho foi utilizada a técnica da corrente despolarização termoestimulada (TSDC) com o propósito de esclarecer alguns efeitos relacionados a esse fenômeno. Nós utilizamos o poliestireno sulfonado (X-SPS) com lítio (X = Li) ou potássio (X = K) como contraíon. Foram obtidos filmes ultrafinos com 50 nm de espessura por spincoating obtendo a estrutura metal-polímero-metal para estudo, tendo como metal o alumínio. A técnica de TSDC consiste no aquecimento de uma amostra previamente polarizada a um taxa de aquecimento constante e a corrente de despolarização é medida em função da temperatura da amostra. Os resultados experimentais mostraram que cada termograma apresenta dois picos, sendo que um dos deles mostrou-se fortemente dependente das condições de polarização, ou seja, dependendo da temperatura de polarização e da intensidade do campo de polarização. Os picos foram estudados através da cinética de primeira ordem para a dinâmica de armazenamento e transporte, e dos ajustes teórico-experimental foram obtidos importantes parâmetros, tal como, a energia de ativação e concentração de espécies ativas. / Ionomers are charged polymers that exhibit a great variety of electrical properties and more recently they have been applied as transport layers at polymer devices. In particular, thin films of ionomer have been deposited between the electrodes and the electronic polymers in OLEDs to improve the efficiency of the charge injection. Despite the success of such application, the involved phenomena related to the charge storage and transport mechanisms inside the ionomer thin layer are not clear yet. In this work we used thermal stimulated depolarization current technique (TSDC) with the purpose to elucidate such phenomena. We used for this a sulfonated polystyrene (X-SPS) having lithium (X = Li) or potassium (X = K) as cation counter-ions, and we make structure of metal-polymer-metal in which the polymer is a thin film of SPS, at about 50 nm thick and deposited by spincoating, having aluminum as metal. TSDC technique consists of warm up a previously polarized sample at a constant rate of heating and measure the depolarization current in function of the temperature. The experimental results showed that each thermogram presents two peaks, one of them very dependent on the polarization conditions, i. e., it depends on the polarization temperature and the intensity of the polarization bias. The peaks were studied by considering first order trapping-detrapping (or dipole relaxation) kinetics, from which important parameters, as the activation energy, were obtained.

Realizamos medidas dielétricas a baixas freqüências (10-2-40Hz) em cristais de KCN empregando uma ponte de ultra-baixas freqüências, bem como a altas freqüências (50-104 Hz) empregando uma ponte de capacitância comercial (General Radio). As curvas de perda dielétrica mostraram um bom ajuste entre altas e baixas freqüências. Obtivemos picos de perda dielétrica num intervalo de cinco décadas e entre 53 e 78K. Os picos destas curvas foram ajustados segundo uma equação de Arrhenius, e obtivemos uma energia de ativação de 0,148 eV e um tempo de relaxação característico de 6,53 x 10-15s para os dipolos CN-. Para temperaturas entre 53 e 59K observamos o aparecimento gradual de um segundo pico de perdas de 25Hz. Sua origem ainda não é conhecida, mas isto sugere que o cristal de KCN pode apresentar propriedades de um dielétrico composto, com dois mecanismos de relaxação distintos. / Dielectric measurements were performed at low frequencies (10-2- 40Hz) with an ultra-low frequency bridge in KCN crystals , as well as at high frequencies (50-10-4 Hz) employing a commercial capacitance bridge (General Radio). The dielectric loss curves show a good adjustment between the high and low frequencies. We obtain dielectric loss peaks in a window of five decades and in the range of 53 and 78 K. The peaks of these curves were fitted with an Arrhenius expression giving for the CN- dipoles an activation energy of 0,148eV and an attempt relaxation time of 6,53x10-15. At temperatures between 53 and 59K we observed the gradual appearing of a second loss peak for frequency of 25Hz. Its origin is not yet known butt his suggestt that the KCN, crystal may present compound dielectric properties , with - two distinct relaxation mechanisms.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Neste trabalho, foram investigadas as propriedades estruturais e dielÃtricas da fase monoclÃnica da cerÃmica ferroelÃtrica Na2Nb4O11 com adiÃÃo de diÃxido de titÃnio (TiO2) e PentÃxido de vanÃdio (V2O5) nas proporÃÃes de 2, 5 e 10% em massa. Os pÃs Na2Nb4O11 foram produzidos pelo mÃtodo convencional de reaÃÃo em estado sÃlido. ApÃs a calcinaÃÃo, as amostras foram prensadas na forma de pastilhas cilÃndricas e, em seguida, sinterizadas. O estudo da estrutura e da composiÃÃo das amostras foi feito atravÃs de difraÃÃo de raios-X e Refinamento Rieteveld e um estudo da morfologia foi realizado atravÃs de Microscopia EletrÃnica de Varredura. As medidas de densidade foram obtidas atravÃs da picnometria. A caracterizaÃÃo dielÃtrica foi realizada na faixa de radiofrequÃncias e de micro-ondas. Em ambos os casos, foram realizados um estudo das propriedades em relaÃÃo à variaÃÃo da temperatura para possÃvel aplicaÃÃo em dispositivos que atuam em RadiofrequÃncia e Microondas. O objetivo principal desse trabalho foi obter ressoadores dielÃtricos cerÃmicos com permissividade dielÃtrica alta, baixas perdas dielÃtricas e estabilidade tÃrmica, pois essas propriedades sÃo necessÃrias para as aplicaÃÃes em filtros e antenas dielÃtricas. Nas medidas realizadas em temperatura ambiente de 25ÂC obtivemos um alto valor da permissividade dielÃtrica (εâr = 129.29 ) com o NN2V ( 2% de V2O5) e um valor da tangente de perda, relativamente baixo ( tanδ = 3.25x10-2 ) em 1 MHz. Na temperatura de 400ÂC e numa frequÃncia fixa de 1 MHz, foi obtido um alto valor da permissividade dielÃtrica com εâr= 358.23 e um valor de perda dielÃtrica em torno de 3,49 x10-1 para amostra NN2Ti. A medida do coeficiente de temperatura da frequÃncia de ressonÃncia (τf) mostrou a possibilidade de atingir a estabilidade tÃrmica (τf = 0) com o aumento do nÃvel de adiÃÃo de V2O5. Para a amostra NN00, obtivemos um τf= -3378,42 ppm/ÂC. Com a adiÃÃo do V2O5, este valor vai se aproximando do zero e atinge τf = -1348,618ppm/ÂC para o NN10V. As medidas na faixa de micro-ondas foram obtidas utilizando-se o mÃtodo Hakki-Coleman. Uma simulaÃÃo numÃrica foi realizada com cada amostra, verificando-se a reciprocidade com os dados experimentais. Neste estudo obtivemos uma cerÃmica NN10V, Ãtil para a aplicaÃÃo em dispositivos de antenas omnidirecionais de baixo ganho.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:53:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:09:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 11664.pdf: 905420 bytes, checksum: 20644e6d8e90a917c6c5df56691bdf5d (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IEA/D / Instituto de Energia Atomica - IEA

[pt] O presente trabalho tem como objetivo a análise e projeto de cornetas cônicas com carregamento dielétrico. Estas cornetas representam uma alternativa mais econômica que as tradicionais cornetas corrugadas. São apresentados dois métodos de análise para a obtenção dos diagramas de radiação: o primeiro pe m método aproximado que admite que o campo na abertura da corneta pode ser simulado pelo campo de um guia cilíndrico, carregado com o mesmo dielétrico, multiplicado por um fator de erro de fase; o segundo método, mais rigoroso, divide a corneta em seções de guias circulares e aplica o método de casamento de modos no cálculo dos campos na abertura. Os limites de validade para aplicação dos métodos são discutidos. É também estudada a possibilidade de se alargar a faixa de freqüência de operação de tais cornetas pela introdução de descontinuidade na camada dielétrica. / [en] This present work aims to analyze and Project conical horns with dielectric load. These horns represent an economical alternative to the traditional corrugated horn. Two methods of analysis to obtain the radiation diagrams are here presented: the first one is an approximate method which admits that the of a cylindrical guide loaded with the same dielectric multiplied by a phase-error factor; the second one is a rigorous method that divides the horn in circular guide sections and applies the mode-matching methos in the calculation of the fields in the aperture. The validity limits of the application of the two methods are discussed. It is also studied the possibility of increasing the operation frequency band of these horns by the introduction of discontinuities in the dielectric layers.

Photoemission Electron Microscopy (PEEM) is a versatile tool that relies on the photoelectric effect to produce high-resolution electron images. Ultrafast pulse lasers allow for multi-photon PEEM where multiple visible or IR photons excite a single electron in a nonlinear process. The photoelectron yield in both cases is related to the near-field region of electromagnetic fields at the surface of the sample. We use this ability here to analyze wave propagation in a linear dielectric waveguide with wavelengths of 410 nm and 780 nm. The propagation constant of the waveguide can be extracted from interference patterns created by light propagating in the waveguide and incident light. Various properties like the polarization dependence of the propagation can be analyzed. The electromagnetic field interaction at the boundaries can then be deduced, which is essential to understand power flow in wave guiding structures. These results match well with simulations using finite element techniques as well as electromagnetic theory.