Neste trabalho foram processados e caracterizados dispositivos emissores de luz (LED’s) baseados em estruturas p-i-n a partir de filmes de GaAs dopados unicamente com Silício e crescidos através da técnica de Epitaxia de Feixes Moleculares sobre substratos de GaAs orientados nas superfícies (311)A e (211)A. Nas superfícies (311)A e (211)A, o Si tem comportamento anfótero, ou seja, pode ocupar tanto o sítio do Ga como o do As, o que resulta em filmes com portadores tipo n e p, respectivamente. As características elétricas dos filmes dependem das seguintes condições de crescimento: i) razão entre os fluxos de Ga e As; e ii) temperatura do substrato. As técnicas de caracterização utilizadas foram fundamentalmente: Fotoluminescência, IxV (corrente-tensão) e Efeito Hall. Os dispositivos p-i-n foram processados a partir de técnicas convencionais de fotolitografia e caracterizados a partir das técnicas de IxV e Eletrolumi-nescência. Os dispositivos estudados foram produzidos a partir de camadas de GaAs e AlGaAs crescidas nas direções [311]A e [211]A. Os dispositivos obtidos a partir de filmes dopados de GaAs apresentaram uma boa eficiência de emissão, porém foram observadas perdas ôhmicas ocasionadas pela natureza da junção obtida nestes planos, ocasionada por defeitos, principalmente nos filmes dopados tipo n que são crescidos em condições extremas de temperatura e pressão de Arsênio. Os dispositivos a base de AlGaAs apresentaram baixa eficiência e altas perdas, relacionadas com a alta compensação apresentada pelos filmes. Foram testados também dispositivos com heteroestruturas na camada intrínseca, apresentando resultados satisfatórios.

Neste trabalho foram processados e caracterizados dispositivos emissores de luz (LED’s) baseados em estruturas p-i-n a partir de filmes de GaAs dopados unicamente com Silício e crescidos através da técnica de Epitaxia de Feixes Moleculares sobre substratos de GaAs orientados nas superfícies (311)A e (211)A. Nas superfícies (311)A e (211)A, o Si tem comportamento anfótero, ou seja, pode ocupar tanto o sítio do Ga como o do As, o que resulta em filmes com portadores tipo n e p, respectivamente. As características elétricas dos filmes dependem das seguintes condições de crescimento: i) razão entre os fluxos de Ga e As; e ii) temperatura do substrato. As técnicas de caracterização utilizadas foram fundamentalmente: Fotoluminescência, IxV (corrente-tensão) e Efeito Hall. Os dispositivos p-i-n foram processados a partir de técnicas convencionais de fotolitografia e caracterizados a partir das técnicas de IxV e Eletrolumi-nescência. Os dispositivos estudados foram produzidos a partir de camadas de GaAs e AlGaAs crescidas nas direções [311]A e [211]A. Os dispositivos obtidos a partir de filmes dopados de GaAs apresentaram uma boa eficiência de emissão, porém foram observadas perdas ôhmicas ocasionadas pela natureza da junção obtida nestes planos, ocasionada por defeitos, principalmente nos filmes dopados tipo n que são crescidos em condições extremas de temperatura e pressão de Arsênio. Os dispositivos a base de AlGaAs apresentaram baixa eficiência e altas perdas, relacionadas com a alta compensação apresentada pelos filmes. Foram testados também dispositivos com heteroestruturas na camada intrínseca, apresentando resultados satisfatórios.

Submitted by Roberto de Aguiar Ramos Junior null (robeerto.aguiar.ramos@gmail.com) on 2018-04-03T14:25:40Z No. of bitstreams: 1 dissertaçao_final.pdf: 2202514 bytes, checksum: b29c60407d282d9848bdfc887c1a97c8 (MD5) / Approved for entry into archive by Lucilene Cordeiro da Silva Messias null (lubiblio@bauru.unesp.br) on 2018-04-04T19:31:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ramosjunior_ra_me_bauru.pdf: 2202514 bytes, checksum: b29c60407d282d9848bdfc887c1a97c8 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-04T19:31:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ramosjunior_ra_me_bauru.pdf: 2202514 bytes, checksum: b29c60407d282d9848bdfc887c1a97c8 (MD5) Previous issue date: 2018-02-08 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho traz o estudo das propriedades óticas, elétricas e morfológicas do material TiO2 de forma individual e acoplado com SnO2 dopado com 4at%Sb, formando uma heteroestrutura. Tanto TiO2 quanto a heteroestrutura foram trabalhados na forma de filmes finos depositados pelo método sol-gel-dip-coating, e, no caso do TiO2 também foi relevante sua análise em forma de pós prensados (pastilhas). No que diz respeito ao SnO2:4%Sb, este trabalho traz uma revisão literária de suas principais propriedades, buscando apresentar um panorama geral, pois com isto pode-se entender melhor os fenômenos que ocorrem na heteroestrutura. Os resultados das pastilhas de TiO2 indicam uma transição parcial de fase anatase/rutilo para tratamentos térmicos entre 500ºC e 1000ºC, confirmadas pela fotoluminescência, que apresentou bandas relacionadas a fase anatase ou rutilo, dependendo do processamento utilizado. Filmes de TiO2 mostraram boa foto sensibilidade, com a corrente elétrica respondendo imediatamente à excitação independente da energia, além de um rápido decaimento com relação ao valor excitado. Fora isto, medidas de decaimento da corrente foto induzida, realizadas em atmosfera de O2, indicaram que o decaimento se torna ainda mais rápido na presença do gás, estando associado ao aprisionamento de portadores de carga pelas moléculas adsorvidas na amostra, além da recombinação dos pares elétron-buraco. Com relação à heteroestrutura, quando a condução ocorre preferencialmente no TiO2, a amostra apresenta resultados muito similares às dos filmes de TiO2, tendo uma rápida resposta à excitação com fonte de luz acima do bandgap do TiO2 e um rápido retorno para seu estado de equilíbrio, no escuro. Entretanto, em atmosfera gasosa, o decaimento se torna muito mais rápido, o que também está associado ao aprisionamento de portadores pelas moléculas adsorvidas de gás. Porém, o aumento na taxa com que isto acontece, está relacionado à formação da heteroestrutura e às compensações de carga na interface, que podem ocorrer quando a excitação utiliza comprimento de onda adequado. A configuração lado a lado da heteroestrutura mostrou emissão Poole – Frenkel para tensões maiores que 40V, e quando irradiada com luz que simula o espectro solar apresentou uma região de resistência negativa para algumas potências de excitação que pode estar ligada ao aprisionamento de elétrons na interface. Desta forma, este trabalho visa trazer uma contribuição importante à compreensão do mecanismo de transporte elétrico dos materiais estudados. Por fim, pode-se dizer que os materiais aqui estudados podem ser aplicados como sensores de gás ou dispositivos retificadores/amplificadores desde que seja escolhida a melhor configuração para a aplicação desejada. / This work presents a study of the optical, electrical and morphological characterization of TiO2 thin films, deposited individually or coupled with SnO2 doped with 4at%Sb, forming a heterostructure. Both sort of samples, TiO2 and the heterostructure were studied in thin film form, deposited by sol-gel-dip-coating, and, in the case of TiO2, it was relevant the analysis of samples also in the form of pellets form (pressed powders). With regards to SnO2:4%Sb, this work brings a literary revision of its principal properties, trying to present a general overview, for the better understanding of the phenomena that occur in the heterostructure. The results of TiO2 pellets indicates a partial anatase/rutile phase transition to thermal annealing between 500 and 1000ºC, confirmed by the photoluminescence that presented bands related to anatase or rutile, depending the utilized processing. TiO2 films showed fair photo-sensibility, with immediate response on the electric current to light excitation, independent on the utilized energy, along with fast decay in relation to the excited value. Moreover, photo-induced current decay measurements, performed in O2 atmosphere, indicated that the decay becomes faster in gas presence, being associated to charge carriers trapping by the adsorbed molecules on sample, besides the electron-hole recombination. Concerning the heterostructure, when the conduction occurs preferentially in TiO2 layer, the sample shows very similar results to the TiO2 films, with a fast response to light excitation above the TiO2 bandgap and fast return to the equilibrium state, in dark. However, in gas atmosphere, the decay becomes much faster, which is also associated to the carriers trapping by the gas adsorbed molecules. Nevertheless, the rate increase in this phenomenon is related to the heterostructure formation and the charge compensations at the interface, which may occur when appropriate wavelength is used for excitation. The side by side heterostructure sample showed a Poole – Frenkel emission to bias higher than 40V, and presented a negative resistance region to some irradiation power when illuminated with solar light that can be associated to electrons trapping at the interface. In summary, this work aims to bring a contribution related to the electric transport mechanism of the studied materials. The materials investigated here may be applied in gas sensors or rectifiers/amplifiers devices, according the sample configuration. / CAPES: 1578735

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:16:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2322.pdf: 1977206 bytes, checksum: 8ae82d279fbaf3517fb2eecddd28056d (MD5) Previous issue date: 2007-09-12 / Universidade Federal de Sao Carlos / In this work, we have studied GaAs/AlAs/Ga1-xMnxAs quantum wells (QWs) with low Mn concentration ( 0 < x < 0,2%). The samples were grown by Molecular Beam Epitaxy (MBE) in high temperature (450 C). The growth conditions were chosen to reduce the incorporation of As and interstitial Mn resulting in samples of good optical quality. We have studied samples growth in (311B) and (001) GaAs substrates with different manganese concentrations, x = 0.0%, 0.07%; 0.1%;. We have performed measurements of polarized resolved photoluminescence for magnetic field up to 15T in Faraday configuration. We determined the degree of circular polarization and the excitonic spin-splitting for the QW emission as function of magnetic field. / Neste trabalho realizamos a caracterização ótica de hetero-estruturas semicondutoras baseadas em semicondutores magnéticos diluídos (Diluted Magnetic Semiconductor-DMS). Em particular, estudamos poços quânticos (QW) de GaAs/AlAs/Ga1-xMnxAs, com baixa concentração de Mn ( 0&#8804;x&#8804;0,2) crescidas em alta temperatura (450C) pela técnica de BEM ( Molecular Beam Epitaxy ). As condições de crescimento foram escolhidas de forma a reduzir a incorporação de As no material e também a incorporação de Mn intersticial, resultando assim em amostras de boa qualidade ótica. Realizamos medidas de fotoluminescência resolvida em polarização em amostras crescidas em diferentes planos tais como (311B) e (001) e diferentes concentrações de manganês, x = 0,0%, 0,07%; 0,1%;. Com isso, determinamos o grau de polarização circular da emissão do QW assim como o desdobramento de spin do QW em função do campo magnético.

Submitted by Luciana Sebin (lusebin@ufscar.br) on 2016-09-19T13:34:59Z No. of bitstreams: 1 TeseIAC.pdf: 3635782 bytes, checksum: af0cdbb8c8caf2d9a90377d533f6b0ca (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-20T18:14:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseIAC.pdf: 3635782 bytes, checksum: af0cdbb8c8caf2d9a90377d533f6b0ca (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-20T18:14:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseIAC.pdf: 3635782 bytes, checksum: af0cdbb8c8caf2d9a90377d533f6b0ca (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-20T18:15:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseIAC.pdf: 3635782 bytes, checksum: af0cdbb8c8caf2d9a90377d533f6b0ca (MD5) Previous issue date: 2015-12-08 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / The use of semiconductors for environmental applications and solar photoconversion has been widely explored recently. Due the intensive researches on renewable energy such as the photoelectrochemical H2 evolution from water splitting reaction, the design of new catalysts has been investigated. In this context, tungsten oxide – WO3 – is a promising catalyst for such application, however its conduction band is located at a more positive potential than the potential of water reduction, as a result WO3 does not have the ability to reduce H+ to H2. In the first part, this work deal with the synthesis of WO3 by the oxidant peroxide method, as a promising catalyst for this reaction. Tuning of the band-edge levels for the different synthesized catalysts was verified from Mott Schottky plot, and it represents the effective photoelectrocatalytic water splitting.In the second part, the study of heterostructuring TiO2 with WO3was investigated because of the possibility to mitigate the recombination of electron–hole pairs and therefore obtain more active systems for photocatalytic applications. The synthesis of WO3/TiO2 heterostructures was evaluated by hydrothermal method using three different routes: (I) precursors used as peroxo-complexes; (II) tungsten peroxo-complex and TiO2 pre-formed oxide; (III) pre-formed oxides as building blocks. The results showed by electrochemical characterization demonstrated how the electronic parameters (band edge positions, Fermi level energy and charge migration) affect the photocatalytic activity of heterostructures obtained by the distinct synthetic routes. The as-synthesized materials was investigated toward the photodegradation of organic dye (Rhodamine-B) under visible and UV illumination. The growth mechanism was observed to play a significant role in governing surface and interfacial properties, which has a direct influence on xvi materials photoactivity. The band edge positions for the materials was determined from Mott Schottky plot and the experimentally determined energy diagram is consistent with the formation of a type II heterostructure for WO3/TiO2 and it is well correlated to recent reports in literature. As a result, the photogenerated electrons and holes can be spatially distributed in two different crystalline phases in contact and the charge recombination is inhibited, which is efficient for photocatalytic reactions.Additionally, regarding the energy diagram obtained for the heterostrucutres, it is possible from the thermodynamic aspect the use of those structures as promising candidates for the photoelectrocatalytic water splitting, since the band positions are sufficiently large to overcome the character of this reaction. / O uso de semicondutores para aplicações ambientais e na fotoconversão solar tem sido amplamente explorado recentemente. Devido a pesquisas intensivas sobre energias renováveis como a reação de produção fotoeletroquímica de H2 a partir da água, o desenvolvimento de novos catalisadores tem sido investigado. O óxido de tungstênio – WO3– é um material promissor para tais aplicações, entretanto, a posição da sua banda de condução possui valores mais positivos que o potencial de redução da água, e desta forma este material não tem a habilidade de reduzir diretamente o H+ para H2. Na primeira parte, este trabalho aborda a síntese de WO3 pelo método dos peróxidos oxidantes (OPM), como um catalisador promissor para esta reação. Foi observado deslocamento nas bandas de energia para o filme de WO3 obtido pela rota OPM em relação ao óxido obtido pela rota convencional, determinado pela da relação de Mott Schottky e estes resultados caracterizam a efetiva reação water splitting. Na segunda parte, foi investigado a formação de heteroestruturas de TiO2 com WO3, no acoplamento entre as estruturas eletronicas dos óxidos semicondutores para obtenção de sistemas mais ativos em processos fotocatalíticos. A síntese de heteroestruturas WO3/TiO2 foi avaliada pelo método hidrotérmico utilizando três rotas distintas: (I) precursores na forma de peroxo-complexos estáveis; (II) peroxo-complexo de tungstênio e óxido pré-formado de TiO2 e (III) óxidos pré-formados como “blocos de construção”. De acordo com os resultados obtidos por caracterização eletroquímica, os parâmetros eletrônicos (posições de banda de energia, nível de Fermi e migração de cargas) influenciaram na atividade fotocatalítica de heteroestruturas obtidas por rotas sintéticas distintas. Os materiais foram investigados na reação defotodegradação do corante orgânico (Rodamina-B) sob xiv iluminação visível e UV. Observou-se que o mecanismo de crescimento das estruturas desempenha um papel significativo nas propriedades finais dos catalisadores produzidos, e uma influência direta sobre a fotoatividade destes. As posições do nível de Fermi para os materiais foi determinada a partir da caracterização eletroquímica pela relação de Mott Schottky e o diagrama de energia determinado experimentalmente é consistente com a formação de uma heteroestrutura tipo II para WO3/TiO2 e está de acordo com relatos recentes na literatura. Como consequência, os elétrons e buracos fotogerados podem estar espacialmente distribuídos nas fases cristalinas em contato e a taxa de recombinação é inibida, o que é eficaz para reações catalíticas. Além disso, em relação ao diagrama de energia obtida para as heteroestruturas, é possível do ponto de vista termodinâmico, a utilização como candidatos promissores para a reação fotoeletrocatalítica de water splitting, uma vez que os potenciais são energeticamente favoráveis para esta reação. / FAPESP: 2011/07484-8 / CAPES: 8218-13-7

Este estudo propôs uma avaliação do papel dos três principais parâmetros clássicos da síntese do nitreto de carbono grafítico: temperatura final, tempo de permanência na temperatura final e taxa de aquecimento. Realizou-se a otimização da síntese, via metodologia de superfície de resposta, usando-se como variável-resposta a degradação fotocatalítica de um poluente-modelo (tartrazina). A significância estatística dos fatores foi confirmada, com 95% de confiança. Em seguida, um modelo de segunda ordem foi ajustado às melhores respostas e, no ponto de máxima degradação, as condições foram: 605oC por 183 min, com taxa de aquecimento de 5oC min-1. A taxa de degradação com o fotocatalisador sintetizado foi aproximadamente três vezes maior que a da fotólise. As amostras da região de melhores respostas foram analisadas em uma série de experimentos de caracterização, sendo eles: difratometria de raios X, espectroscopia na região do infravermelho médio, área superficial específica, microscopias de varredura (MEV e MEV-FEG), potencial zeta e espectroscopia de reflectância difusa na região do ultravioleta-visível. O fotocatalisador com maior atividade apresentou menor energia de band gap e maior área superficial especifica do que as relatadas na literatura (2,59 eV e 29,5 m2 g-1, respectivamente). Foram criadas heteroestruturas entre o fotocatalisador sintetizado e o trióxido de tungstênio. A partir de uma série de caracterizações básicas, confirmou-se a formação da heteroestrutura. Com essa heteroestrutura, a taxa de degradação foi aproximadamente cinco vezes maior que a com o nitreto de carbono grafítico. / This study proposed an assessment of the role of the three major classical parameters for synthesizing graphitic carbon nitride: final temperature, residence time at the final temperature and heating rate. The synthesis was optimized, via response surface methodology, using the photocatalytic degradation of a model pollutant (tatrazine) as the response-variable. The statistical significance of the factors was confirmed, within 95% confidence level. Afterwards, a second-order model was adjusted to the better responses and, at the maximum degradation point, the conditions were: 605oC for 183 min, with heating rate of 5oC min-1. The degradation rate with the synthetized photocatalyst was approximately three times greater than the photolytic one. The samples from the better response region were analyzed in a series of characterization experiments: X ray diffractometry, mid-infrared spectrometry, specific surface area, scanning electron microscopy (SEM and FEG-SEM), zeta potential, and ultraviolet-visible diffuse reflectance spectroscopy. The most active photocatalyst showed smaller band gap energy and greater specific surface area than the ones reported in literature (2.59 eV and 29.5 m2 g-1, respectively). Heterostructures were formed between the synthetized photocatalyst and tungsten trioxide. A series of basic characterization techniques confirmed the heterostructure formation. Using this heterostructure, the degradation rate was approximately five times greater than the one with graphitic carbon nitride.

Submitted by Luciclea Silva (luci@ufpa.br) on 2018-12-12T13:55:39Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_EfeitoFaradayKerr.pdf: 16378412 bytes, checksum: 333149481fb52c66a887b86674ecf0f0 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciclea Silva (luci@ufpa.br) on 2018-12-12T13:56:05Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_EfeitoFaradayKerr.pdf: 16378412 bytes, checksum: 333149481fb52c66a887b86674ecf0f0 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-12-12T13:56:05Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_EfeitoFaradayKerr.pdf: 16378412 bytes, checksum: 333149481fb52c66a887b86674ecf0f0 (MD5) Previous issue date: 2018-10-05 / A fotônica é um campo de pesquisa cuja finalidade reside na utilização da luz (fótons) ao invés de elétrons (eletrônica) na realização de determinadas funções como, por exemplo, o armazenamento, a transferência e o processamento de sinais. Dentro desse contexto, abre-se a possibilidade de desenvolvimento e produção de dispositivos cuja capacidade de armazenamento supera as dos dispositivos eletrônicos. Para tanto, é preciso controlar os fótons semelhantemente ao que é feito na eletrônica com os elétrons. O controle da radiação dentro da fotônica pode ser realizado através dos efeitos magneto-ópticos, como por exemplo, os efeitos de Faraday e de Kerr. O efeito de Faraday é utilizado como base de funcionamento de dispositivos tais como isoladores ópticos, sensores de corrente e outros. Por sua vez, o efeito de Kerr pode constituir a base de funcionamento de dispositivos de armazenamento de dados (memória magneto-óptica). No presente trabalho são estudados os efeitos magneto-ópticos de Faraday e Kerr, bem como a transmissão da radiação eletromagnética nas regiões do terahertz e infravermelho. Na faixa de frequência que corresponde ao THz são analisados o efeito de Faraday, o efeito de Kerr e a transmitância da radiação em estruturas periódicas de grafeno com diferentes geometrias. As estruturas analisadas neste trabalho podem apresentar, para campos magnéticos fracos (B = 1 por exemplo), rotação de Faraday maior que 3_ dependendo da escolha da geometria que podem ser círculos, quadrados, quadrados com pequenos cortes nos cantos e fitas. A rotação de Faraday nestes sistemas pode ser explicada por meio de um modelo simples de circuito onde a introdução de periodicidade no grafeno altera a impedância do sistema e consequentemente muda as propriedades magneto-ópticas do mesmo melhorando a rotação de Faraday em altas frequências (maiores que 7 THz) ainda com valores de campos magnéticos tidos como fracos. Tal característica não é possível se obter em uma folha uniforme de grafeno, uma vez que para esta só é possível obter forte rotação de Faraday em altas frequências com campos magnéticos fortes (10 T, por exemplo). Adicionalmente, para as três estruturas periódicas foi calculada a rotação de Kerr que pode chegar ao valor 3,96_ dependendo da geometria escolhida. Para todos os casos, a máxima rotação de Faraday e Kerr ocorrem para frequências maiores que 8 THz. Estes resultados são melhores do que a resultados já publicados. Na região do infravermelho são estudos os efeitos de Faraday e Kerr, bem como a transmissão óptica extraordinária em uma estrutura plasmônica híbrida composta por quatro camadas. Para esta, a rotação de Faraday é de 7,9_ e 0,25 de transmitância para o comprimento de onda 945 nm. Adicionalmente, o efeito de Kerr pode chegar a 23_. Estes resultados são melhores do que a resultados já publicados. Na estrutura proposta, a melhora da rotação de Faraday deve-se ao aumento do fator Q das ressonâncias na camada de material magneto-óptico. / Photonics is a research field whose purpose lies in the use of light (photons), rather than electrons (electronics) in the realization of certain functions such as storage, transfer and processing of signals. In this context, it opens the possibility of development and production of devices whose storage capacity surpasses those of electronic devices. To do this, it is necessary to control the photons similarly, to what is done in electronics with the electrons. The control of radiation, in the context of photonics, can be realized through magneto-optical effects, such as the Faraday and Kerr effects. The Faraday effect is used as the basis of operation of devices such as optical isolators, current sensors and others. In turn, the Kerr effect is the basis of the operation of data storage devices (optical magnetic memory). In the present work, magneto-optical effects of Faraday and Kerr, as well as the transmission of electromagnetic radiation are studied in the regions of terahertz and infrared. In the frequency range that corresponds to the THz, the Faraday effect, the Kerr effect and the radiation transmittance are analyzed in periodic structures of graphene with different geometries. The structures analyzed in this work can present RF, for weak magnetic fields (B =1 T, for example), greater than 3_ depending on the choice of geometry that can be circles, squares, squares with small cuts in the corners and ribbons. Faraday rotation in these systems can be explained by a simple circuit model where the introduction of periodicity in the graphene promotes the increase of the system impedance and consequently changes the magneto-optical properties of the system, improving the rotation of Faraday at high frequencies (larger than 8 THz) still with magnetic field values taken as weak. This characteristic can not be obtained in a uniform sheet of graphene, since it is possible to obtain a strong rotation of Faraday at high frequencies with strong magnetic fields (10 T, for example). Additionally, for the three periodic structures it was calculated the Kerr rotation that can reach the value 3.96_ depending on the geometry chosen. For all cases, the maximum frequency of Faraday and Kerr rotations occur for frequencies greater than 7 THz. These results are better than results already published. In the infrared region are studies the effects of Faraday, Kerr, as well as extraordinary optical transmission in a plasmonic hybrid structure composed of four layers. For this, the Faraday rotation is of 7_ and 0.25 of of transmittance For wavelength 945 nm. Additionally, the Kerr effect can reach 23_. These results are better than results already published. In the proposed structure, the improvement of Faraday’s rotation is due to the increase of the Q factor of the resonances in the magneto-optical material layer.

Este estudo propôs uma avaliação do papel dos três principais parâmetros clássicos da síntese do nitreto de carbono grafítico: temperatura final, tempo de permanência na temperatura final e taxa de aquecimento. Realizou-se a otimização da síntese, via metodologia de superfície de resposta, usando-se como variável-resposta a degradação fotocatalítica de um poluente-modelo (tartrazina). A significância estatística dos fatores foi confirmada, com 95% de confiança. Em seguida, um modelo de segunda ordem foi ajustado às melhores respostas e, no ponto de máxima degradação, as condições foram: 605oC por 183 min, com taxa de aquecimento de 5oC min-1. A taxa de degradação com o fotocatalisador sintetizado foi aproximadamente três vezes maior que a da fotólise. As amostras da região de melhores respostas foram analisadas em uma série de experimentos de caracterização, sendo eles: difratometria de raios X, espectroscopia na região do infravermelho médio, área superficial específica, microscopias de varredura (MEV e MEV-FEG), potencial zeta e espectroscopia de reflectância difusa na região do ultravioleta-visível. O fotocatalisador com maior atividade apresentou menor energia de band gap e maior área superficial especifica do que as relatadas na literatura (2,59 eV e 29,5 m2 g-1, respectivamente). Foram criadas heteroestruturas entre o fotocatalisador sintetizado e o trióxido de tungstênio. A partir de uma série de caracterizações básicas, confirmou-se a formação da heteroestrutura. Com essa heteroestrutura, a taxa de degradação foi aproximadamente cinco vezes maior que a com o nitreto de carbono grafítico. / This study proposed an assessment of the role of the three major classical parameters for synthesizing graphitic carbon nitride: final temperature, residence time at the final temperature and heating rate. The synthesis was optimized, via response surface methodology, using the photocatalytic degradation of a model pollutant (tatrazine) as the response-variable. The statistical significance of the factors was confirmed, within 95% confidence level. Afterwards, a second-order model was adjusted to the better responses and, at the maximum degradation point, the conditions were: 605oC for 183 min, with heating rate of 5oC min-1. The degradation rate with the synthetized photocatalyst was approximately three times greater than the photolytic one. The samples from the better response region were analyzed in a series of characterization experiments: X ray diffractometry, mid-infrared spectrometry, specific surface area, scanning electron microscopy (SEM and FEG-SEM), zeta potential, and ultraviolet-visible diffuse reflectance spectroscopy. The most active photocatalyst showed smaller band gap energy and greater specific surface area than the ones reported in literature (2.59 eV and 29.5 m2 g-1, respectively). Heterostructures were formed between the synthetized photocatalyst and tungsten trioxide. A series of basic characterization techniques confirmed the heterostructure formation. Using this heterostructure, the degradation rate was approximately five times greater than the one with graphitic carbon nitride.

Submitted by Maria Aparecida (cidazen@gmail.com) on 2017-11-16T12:37:19Z No. of bitstreams: 1 ANTONIO DE JESUS DOS SANTOS FERNANDES JÚNIOR.pdf: 2676930 bytes, checksum: 6ea43214cce79a1ebadd7cae50663205 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-16T12:37:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ANTONIO DE JESUS DOS SANTOS FERNANDES JÚNIOR.pdf: 2676930 bytes, checksum: 6ea43214cce79a1ebadd7cae50663205 (MD5) Previous issue date: 2017-09-05 / In this work,a nevel material heterostructured based on the assembly of double layered double hydroxide (LDH) suported in magadiite, was synthesized. For this purpose, layered double hydroxides of MgAl and ZnAl,both in the proportion 2:1 was synthesized by the method of coprecipitation in situ in the presence of magadiite.Diverse physicochemical techniques (DRX,FTIR,DTA,ICP-OES,MEV E TEM ) were employed to caractherize the materials syntehesized with the aim of verifying the existence of interactions in the interface of both components. Results gotten by DRX show plans of reflection typical of magadiite,confirming the formation o HDL in the surface of silicate. Nanocrystalline interactions among the groups of hydroxyl of each component. Metalic Oxide nanoparticles were supported in magadiite employing the thermic decomposition (calcination) of the component HDL present in the hetero-structure MAG/HDL,with the aim of getting catalyst formed by metalic oxides highly dispersed supported in magadiite. Calcined materials and non-calcined were evaluated as photocatalysts, using blue dye of methylene as a standard molecule. Photocatalytic analyses were made with “heterostructure” MAG/HDL and MAG/ODL showed a catalytic activity improved in order to degradate the dye,,where the concentration decreased considerablly in a short interlude of exposition to irradiation of uv light in camparison to the photlysis test.These results were gotten probably thanks to the resulting synergistic effect of textured properties interesting,charactheristics of synthesized heterostructured ,turning them in photocatalytic promising in the degradation of organic compounds. / Neste trabalho, um novo material heteroestruturado baseado na síntese de hidróxidos duplos lamelares suportados em magadiíta, foi sintetizado. Para este fim, hidróxidos duplos lamelares (HDL) de MgAl e ZnAl, ambos nas proporções 2:1, foram sintetizados pelo método de coprecipitação in situ em presença do silicato alcalino lamelar. Diversas técnicas físico-químicas (DRX, FTIR, DTA, ICP-OES, MEV e TEM) foram empregados para caracterizar os materiais sintetizados com o objetivo de verificar a existência a existência de interações na interface dos dois componentes. Resultados obtidos por DRX mostram planos de reflexão típicos de magadiíta, confirmando a formação de HDL na superfície do silicato. Interações nanocristalinas entre as porções foram evidenciadas por estudos de espectroscopia onde ocorrem interações entre os grupos hidroxilas de cada componente. Nanopartículas de óxidos metálicos foram suportados em magadiíta empregando a decomposição térmica (calcinação) do componente HDL presente na heteroestrutura MAG/HDL, com o objetivo de obter-se materiais catalisadores formados por óxidos metálicos altamente dispersos suportados em magadiíta. Os materiais calcinados e não calcinados foram avaliados como fotocatalisadores, usando o corante azul de metileno como molécula modelo. Testes fotocatalíticos realizados com as heteroestruturas MAG/HDL e MAG/ODL mostraram uma atividade catalítica melhorada para a degradação do corante, onde a concentração diminuiu consideravelmente em um curto intervalo de tempo de exposição à irradiação de luz UV em comparação ao teste de fotólise. Estes resultados foram obtidos provavelmente devido ao efeito sinérgico resultante das propriedades texturais interessantes, características das heteroestruturas sintetizadas, tornando-os fotocatalisadores promissores na degradação de compostos orgânincos.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:14:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1315751 bytes, checksum: ac1c804a66de6eb3a5e3c4a1cb7d3e04 (MD5) Previous issue date: 2014-02-19 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this thesis we study the electronic properties of several systems of condensed matter physics using two different continuum models, the effective mass theory and the effective Dirac Hamiltonian. In several systems, there is an effective mass depending on position. Some models for the kinetic energy operator were proposed to describe these systems, but there is no definition of which one is the most appropriate. It is one of the oldest open questions in solid state physics. We propose a new model, where we consider all permutations among the operators and show that it satisfies the fundamental requirements of quantum mechanics. We use this model to obtain the minibands structure of a heterostructure composed by two different materials and compare our model with other models previously proposed. We also get the Schrödinger equation for a particle constrained to a curved surface with position dependent mass. We follow the da Costa approach, where there is a geometric potential. We show that the position dependent mass does not affect the geometric potential, contributing only to the kinetic part. We use this equation to study the electronic transport in a junction of two cylinders with different radii, with the effective mass varying with the cylinder radius. Using the effective Dirac Hamiltonian, we consider a graphene sheet on a periodic substrate heterostructure composed by two different materials. Each material induces a specific energy gap and Fermi velocity in the graphene, so the Dirac Hamiltonian has a gap (mass) term and a Fermi velocity depending on position. We write this operator taking into account that it has to be Hermitian and we obtain the minigaps induced by the substrate in the electronic structure of graphene. Motivated by experimental results, we study the effects of rotation on the electronic structure of carbon nanotubes, fullerene C60 and topological insulators, using an effective Dirac operator. In the carbon nanotube and C60 cases, the rotation adds a shift in the energy levels and a break in spin degeneracy. In the topological insulator case, the rotation adds only a shift in the energy. / Nesta tese estudamos as propriedades eletrônicas de diversos sistemas físicos da matéria condensada utilizando dois modelos contínuos distintos, o modelo de massa efetiva e o hamiltoniano de Dirac efetivo. Em vários sistemas existe o aparecimento de uma massa efetiva dependente da posição. Diversos modelos para o hamiltoniano cinético com massa efetiva variável foram propostos, mas não existe uma definição de qual seja o mais adequado. Essa é uma das questões mais antigas em aberto na física do estado sólido. Nós propomos um novo modelo, levando em conta todas as permutações possíveis entre os operadores e mostramos que ele satisfaz os requisitos fundamentais da mecânica quântica. Nós usamos esse modelo para obter a estrutura de minibandas de uma heteroestrutura formada por dois materiais diferentes e comparamos o nosso modelo com outros modelos propostos anteriormente. Também obtemos a equação de Schrödinger para uma partícula confinada a uma superfície curva com massa efetiva dependendo da posição. Seguimos a abordagem de da Costa, onde surge um potencial geométrico. Mostramos que a massa variável não altera a potencial geométrico, contribuindo apenas para a parte cinética. Nós usamos a equação obtida para estudar as propriedades de transporte eletrônico em uma junção de dois cilindros de raios diferentes, com a massa efetiva variando com o raio do cilindro. Utilizando um hamiltoniano de Dirac efetivo nós consideramos o grafeno sobre um substrato formado por uma heteroestrutura com dois materiais diferentes. Cada material induz um gap de energia e uma velocidade de Fermi específica no grafeno, fazendo com que tenhamos um hamiltoniano de Dirac com termo de gap (massa) e velocidade de Fermi dependendo da posição. Nós escrevemos esse operador levando em conta que ele tem que ser hermitiano e obtemos a estrutura de minibandas induzidas na estrutura eletrônica do grafeno pelo substrato. Motivados por resultados experimentais, nós também estudamos os efeitos da rotação na estrutura eletrônica do nanotubo de carbono, fulereno C60 e isolante topológico, utilizando um hamiltoniano de Dirac efetivo. Para o nanotubo de carbono e o C60 a rotação adiciona um deslocamento nos níveis de energia e há uma quebra na degenerescência de spin. No isolante topológico a rotação induz apenas um deslocamento na energia.