Orientador: Alberto Martins Jorge / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-01T07:57:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BiazonFilho_AlcinoJose_M.pdf: 4380355 bytes, checksum: 6354c6bb7cf99462cb4afbe81c217d0e (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Neste trabalho desenvolvemos uma porta universal em lógica temária através da álgebra de Post, utilizando-se dela pudemos desenvolver alguns circuitos conhecidos da lógica binária como Flip-Flops e Somadores. Esses circuitos foram simulados em SPICE e seu Lay-Out desenvolvido utilizando-se ferramentas como Tanner e L YS, para a construção de um circuito Integrado utilizamos uma Foundry que já conhecíamos e que possuía uma grande confiabilidade que foi a AMS CYE em 0.8 um. Para os testes dos circuitos construídos utilizamos as instalações do Laboratório de Medidas (DEMICIUNICAMP) com seus equipamentos ligados via GPIB e desenvolvemos instrumentos virtuais (Y.I.) via Labview que pudessem controlar esses equipamentos e gerar alguns sinais necessários para a obtenção destas medidas. Comprovamos durante os testes a viabilidade das portas Topo (deslocador temário), Alfatopo (mínimo entre duas variáveis temárias, deslocada de um nível lógico) e do flip-flop (com o funcionamento idêntico ao tradicional tipo D) temário / Abstract: In this work we developed a universal gate in temary logic through Post algebra; using this gate we could develop some well known circuits from binary logic like Flip-Flops and Adders. These circuits were simulated using Spice and the Lay-Out was developed using tools like Tanner and L YS; to construct the integrated circuit we use a foundry that we already knew as reliable, that was the AMS CYE, in 0.8 um. To test the circuits we used the facilities ofthe Measurement Laboratory (DEMICIUNICAMP) and the equipment's were Jinked via GPIB; we developed virtual instrumentation (Y.I.) using Labview to control these equipment's and generate some necessary signals to obtain the final results. We proved during this tests the viability of the gates Topo (Temary shifter), Alfatopo (minimum among two temary variables, shifted in one logic leveI) and Flip-flop (identical oftraditional type D) temary / Mestrado / Eletrônica e Microeletrônica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores : Jacobus W. Swart, Stanislav A. Moshkalyov / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-03T03:48:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ReyesBetanzo_Claudia_D.pdf: 8994110 bytes, checksum: 74e9d01d5a7a43f73de22638b48cc39a (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Esta tese apresenta os resultados do desenvolvimento e da otimização de uma tecnologia própria na área de fabricação de dispositivos CMOS e Microssistemas, realizados no Centro de Componentes Semicondutores da UNICAMP, pretendendo desenvolver processos em uma das técnicas mais críticas da microfabricação: corrosão de materiais por plasmas. Neste trabalho foram desenvolvidos processos de corrosão dos seguintes materiais: nitreto de silício (SiNx), óxido de silício (SiO2) e silício policristalino implantado com fósforo, usados na fabricação de dispositivos CMOS, além de silício monocristalino usado na fabricação de Microssistemas. Cada processo de corrosão foi desenvolvido em base às características específicas requeridas do processo de fabricação tais como a taxa de corrosão, seletividade, anisotropia e qualidade da superfície. Para os processos de corrosão foram usados dois equipamentos diferentes: um reator para corrosão iônica reativa (RIE) e um reator para corrosão por ressonância ciclotrônica de elétrons (ECR). Para analisar os mecanismos de interação plasma-superfície no reator RIE, foi realizada uma caracterização do plasma através de dois modelos teóricos e por técnica de espectroscopia óptica (actinometria). Com isto, foi possível obter informações adicionais sobre a distribuição de potência no plasma e a cinética dos processos no plasma e na superfície, a partir dos parâmetros mensuráveis. Para a corrosão de SiNx desenvolveram-se diferentes processos usando várias misturas de gases em dois reatores diferentes, RIE e ECR. As características requeridas para este processo foram: uma taxa de corrosão relativamente alta, alta seletividade para SiO2 e Si e boa qualidade da superfície. No caso de corrosão RIE, foram usadas as misturas CF4/H2, CF4/O2/N2, SF6/O2/N2, SF6/CH4/N2 e SF6/CH4/N2/O2. Foi possível obter processos com alta taxa de corrosão (até 47nm/min), altas seletividades para SiO2 e Si (em torno de 6 e 10, respectivamente) e boa qualidade da superfície na interface SiNx/SiO2 (rugosidade média ~ 5 A). No caso da corrosão ECR foram usadas as misturas SF6/O2/N2 e SF6/O2/N2/Ar. Foi possível obter processos com taxas de corrosão altas (até 28 nm/min) e melhores seletividades SiNx/SiO2 e SiNx/Si (até 50 e 20, respectivamente ). Para SiO2, a principal característica requerida do processo foi uma alta seletividade para Si. Foi desenvolvido um processo híbrido altamente seletivo SiO2/Si (~30) por corrosão iônica reativa, usando as misturas SF6/Ar e CF4/H2/Ar. Para a corrosão de silício policristalino implantado com fósforo, foi necessário desenvolver processos com alta seletividade e anisotropia. Foram usadas diversas misturas de gases à base de flúor e cloro, SF6/CH4/N2, SF6/CF4/N2, SF6/CF4/CHF3 e SiCI4/CF4 no reator RIE. Foi possível obter processos com boa seletividade (até 6), e alto fator de anisotropia (~1,0). Para a corrosão profunda de silício monocristalino é necessária uma alta taxa de corrosão e anisotropia. Usando as misturas SF6/CH4/O2/Ar, SF6/CF4/O2/Ar, SF6/CHF3/O2/Ar no reator RIE, chegou-se a processos com uma taxa de corrosão alta (até 0,6 mm/min) e alta anisotropia (~0,95). Para gravação de resistes (usados como máscara contra a corrosão), foram usadas duas técnicas: fotolitografia (estruturas com largura mínima até 1 mm) e litografia por feixe de elétrons (largura mínima até 0,25 mm). Com a última, estruturas sub-micrométricas (até 0,1 mm) foram fabricadas com sucesso em filmes de Si-poli. Discutiram-se os mecanismos de corrosão para cada processo desenvolvido e as perspectivas de melhorar os processos / Abstract: This thesis presents the results of development and optimization of a proper technology in the area of CMOS devices and Microsystems manufacturing, carried out in the Center for Semiconductor Components, UNICAMP, aiming to develop processes in one of the most critical techniques of the microfabrication: plasma etching. In this work we developed etching processes of the following materials: silicon nitride (SiNx), silicon oxide (SiO2) and polycristalline silicon implanted with phosporus, used in the manufacturing of CMOS devices, and monocrystalline silicon used in the manufacturing of Microsystems. Each etching process was developed according to the specific characteristics required for the manufacturing process such as the etch rate, selectivity, anisotropy and quality of the surface. For the etching processes two different equipments were used: a reactor for reactive ion etching (RIE) and a reactor for electron cyclotron resonance etching (ECR). To analyze the plasma-surface interaction mechanisms in the RIE reactor, plasma characterization employing two theoretical models and an optical spectroscopy technique (actinometry) was made. By doing so it was possible to obtain information on the power distribution in the plasma and on the kinetics of the processes in the plasma and on the surface, using measurable parameters. For the etching of SiNx, different processes using a number of gas mixtures in two different reactors, RIE and ECR, were developed. The requirements for these processes were: a relatively high etch rate, high selectivity over SiO2 and Si, and good surface quality. In the RIE case, CF4/H2, CF4/O2/N2, SF6/O2/N2, SF6/CH4/N2 e SF6/CH4/N2/O2 gas mixtures were used. Processes with high etch rates (as high as 47nm/min), high selectivities over SiO2 and over Si (up to 6 and 10, respectively), and good surface quality at the SiNx/SiO2 interface (roughness as low as ~5 A) were obtained. In the ECR case, SF6/O2/N2 and SF6/O2/N2/Ar gas mixtures were used. Processes with reasonably high etch rate (up to 28 nm/min), and better selectivities SiN/SiO2 and SiNx/Si (as high as 50 and 20, respectively) were realized. For the SiO2 etching, the main characteristic required was a high selectivity over Si. A hybrid process, highly selective to Si (up to ~30) was developed for reactive ion etching, by using the SF6/Ar and CF4/H2/Ar gas mixtures. For the etching of polysilicon it was necessary to develop processes with high selectivity and anisotropy. A number of gas mixtures based on fluorine and chlorine, namely SF6/CH4/N2, SF6/CF4/N2, SF6/CF4/CHF3 e SiCI4/CF4 were used in the RIE reactor. Processes with good selectivity (up to 6), and high factor anisotropy (~1.0) were developed. For the deep monosilicon etching, a high etch rate and anisotropy are necessary. The SF6/CH4/O2/Ar, SF6/CF4/O2/Ar, SF6/CHF3/O2/Ar gas mixtures were used in in the RIE reactor. Processes with reasonably high etch rate (up to 0.6 mm/min) and high anisotropy (as high as ~0.95) were obtained. For lithography of resists (used as masks against the etching), two different techniques were used: photolitography (for structures with the minimum width of 1 mm) and electron beam litography ( or the minimum width of 0.25 mm). With the latter, submicron structures (as low as ~ 0.1 mm) were manufactured successfully in films of polysilicon. For each process developed, the etching mechanisms are discussed, as well as the perspectives to improve the characteristics of these processes / Doutorado / Doutor em Engenharia Elétrica

Doctor en Ciencias de la Ingeniería, Mención en Ciencia de los Materiales / Los vidrios metálicos son aleaciones con una estructura atómica desordenada que han atraído interés durante las últimas décadas debido a sus propiedades mecánicas particulares como un alto módulo y límite elástico. Sin embargo, éstos se presentan como materiales frágiles a temperatura ambiente debido a su tendencia a la localización de la deformación mediante la formación de bandas de corte. La explotación de las propiedades de los vidrios metálicos requiere el desarrollo de estrategias efectivas para controlar la localización de la deformación y poder prevenir la fractura frágil. Este objetivo puede ser alcanzado si los mecanismos que gobiernan la plasticidad en los vidrios metálicos a escala atómica son bien conocidos. En particular, cuando tratamos con nano-estructuras, aparecen efectos superficiales debido a la mayor proporción de átomos que corresponden a la superficie con respecto a los que se encuentran en el volumen. Con el ánimo de proporcionar mayor entendimiento de estos efectos y de como ellos influyen sobre las propiedades mecánicas de nano-estructuras de vidrio metálico, se estudió su comportamiento mécanico usando simulaciones de dinámica molecular. Se eligió la aleación Zr-Cu-Al por ser uno de los pocos sistemas ternarios con un potencial interatómico bien definido que puede ser implementado en los programas computacionales utilizados en el modelamiento de materiales. El estudio fue enfocado en el modelamiento de dos casos de deformación. El primer caso lo constituye un ensayo de compresión sobre nano-columnas en el cual se estudió la relación entre el módulo elástico y límite elástico con el largo y diámetro de las nano-columnas. El segundo estudio trató sobre la deformación que sufren una nanopartícula y un substrato, ambos de vidrio metálico basados en cobre y zirconio, en un impacto a velocidades sub y supersónicas. En ambos casos resultó muy importante el papel que juega la relación superficie-volumen en la deformación. En el modelamiento de la compresión se encontró que los nano-alambres son capaces de deformarse plásticamente gracias a la disminución de la energía elástica almacenada por la muestra cuando disminuye el volumen. En el caso del impacto de nano-partículas de vidrio metálico se muestra que a esta escala la deformación es un fenómeno global que funde toda la partícula y debido a la mayor proporción de área con respecto al volumen, esta se enfría rápidamente, lo que conserva la estructura atómica amorfa de la muestra.

Semiconductor-insulator interfaces play an important role in the performance of many different electronic and optoelectronic devices such as transistors, LEDs, lasers and solar cells. Particularly, the recombination of photo-generated charge carriers at interfaces in crystalline silicon solar cells causes a dramatic efficiency reduction. Therefore, during the fabrication process, the crystalline silicon must be subjected to prior superficial passivation; typically through an insulating layer such as SiO2, SiNx or AlOx. The function of this passivating layer is to reduce electrical recombination losses in interfacial defect states originating from dangling bonds. The associated passivation parameters are, on the one hand, stable charges within the insulating layer (Qox) that by repelling a certain type of charge carrier from the crystalline silicon surface, reduces its recombination effectiveness (Field Effect Passivation). On the other hand, the density of surface defect states or the interface trap density (Dit), which is reduced by the passivation layer (Chemical Passivation). These passivation parameters (Qox and Dit) turn out to be relevant when evaluating the effectiveness of a new material with passivating properties, as well as relevant for different theoretical models that allow simulations of the spectral response and/or efficiency in solar cells under different passivation conditions. One of the techniques widely used for studying the interfacial passivation properties of semiconductor electronic devices is the extraction of these interfacial passivation parameters through of capacitance-voltage (C-V) measurements on metal-oxide-semiconductor (MOS) or metal-insulator-semiconductor (MIS) systems. In the present work, a simulation tool for High-Frequency C-V curves based on simulated Qox and the Dit was developed using Python. As a first step, the simulation was developed for an ideal MOS system, i.e. for Qox = 0 and Dit = 0. A verification of the resulting, simulated band-bending was reached through a band diagram simulator (The Multi-Dielectric Band-Diagram program). As a second step, the program was subjected to an evaluation and validation through experimental data. This data comprises measurements of C-V and their respective extracted parameters for a sample of silicon dioxide thermally grown on crystalline silicon wafer (SiO2/c-Si). Using three different models for the Dit distribution within the band gap energy: Gaussian model, U-shape model, and a constant value, approximations of the corresponding experimental C-V curve were obtained. It was evident that the C-V curve simulated from the Dit based on the model with Gaussian distributions for the defect centers and exponentials for the band tails resulted in the best approximation of the experimental C-V curve. It should be noted that the other two models were adjusted based on the value of the Dit near to midgap energy, where the recombination probability and rate are the highest. In this way, the constant model of the Dit at the midgap presented the largest deviation in the simulated C-V curve among the used models. An implicit fitting method of the Dit through the experimental C-V curve fitting is proposed. For this, the U-shape model is used because it only depends on three parameters. The average values of the fitted and the experimentally extracted Dit are compared. The parameter D0 it, which defines the value at midgap in the U-shape model could be interpreted as an average estimation of the Dit energetic range values around the midgap where recombinations are most significant. Therefore, this parameter could determine a representative value of the Dit. Finally, the developed program allows an in-depth analysis of the passivation parameters from which the surface passivation is evaluated. / La interfaz entre un semiconductor y un aislante juega un papel importante en el desempeño de diferentes dispositivos electrónicos y optoelectrónicos, tales como transistores, LEDs, láseres y celdas solares. Una de las técnicas ampliamente empleadas en el estudio de las propiedades interfaciales de dispositivos electrónicos semiconductores es la extracción de parámetros interfaciales por medio del modelo de un sistema Metal-óxido o aislante-semiconductor (MOS o MIS) sobre medidas de Capacitancia en función del voltaje (C-V). Uno de estos dispositivos, en el cual se encuentra una fuerte aplicabilidad debido al interés de investigación son las celdas solares de alta eficiencia basadas en silicio cristalino, las cuales, en la mayoría de los casos deben ser sometidas a una previa pasivacion superficial del material absorbente (comunmente silicio cristalino), por medio de una capa pasivadora, aislante (como el SiO2, SiNx o AlOx). La función de esta capa pasivadora es la de reducir las pérdidas eléctricas por recombinación en defectos interfaciales. Los parámetros asociados son por un lado, cargas estables dentro la capa aislante (Qox) que al repeler un cierto tipo de la superficie del silicio cristalino, reduce su efectividad de recombinación (pasivación por efecto de campo) y por lo lado, la reducción de la densidad de estados superficiales Dit del semiconductor (pasivación química). Estos parámetros de pasivación (Qox y Dit) resultan ser relevantes al momento de evaluar la efectividad de un nuevo material con propiedades pasivadoras, así como también son relevantes para los distintos modelos teóricos que permiten hacer simulaciones de la respuesta espectral y/o de la eficiencia en celdas solares bajo distintas condiciones. Es conocido que como primera aproximación la representación de una Dit por medio de un único estado resulta ser un buen punto de partida para estos modelos así como también una forma práctica de comparación de la pasivación química para distintas capas pasivadoras. En el presente trabajo se desarrolló, mediante el lenguaje Python, una herramienta de simulación de curvas C-V medidas a alta frecuencia en base a Qox y Dit simulados. Inicialmente la simulación es desarrollada para un sistema MOS ideal para diferentes conjuntos de ecuaciones, una solución exacta y otra aproximada del modelo usado, encontrándose una buena estimación de ambas curvas simuladas. En un primer instante un parámetro principal (band-bending potential) del programa, a partir del cual se construyen las curvas C-V, es validado con un simulador de diagrama de bandas (Multi-Dielectric Band-Diagram) obteniéndose un buen ajuste para el bandbending potential. Como segunda medida el programa fue sometido a una evaluación y validación por medio de datos experimentales. Estos datos comprenden medidas de C-V y sus respectivos parámetros extraídos para una muestra de óxido de silicio crecido térmicamente sobre obleas de silicio cristalino (SiO2/c-Si). Usando tres diferentes modelos, modelo gausiano, modelo U-shape y de valor constante, para simular la Dit. A partir de estos modelos se obtuvieron aproximaciones de la curva C-V experimental. Además comparando los distintos modelos se evidenció que el modelo gausiano es el más aproximado. Cabe señalar que los otros dos modelos se ajustaron en base al valor de la Dit en la mitad del ancho de banda (valor energético dónde más efectiva es la recombinación) el cual es conocido como midgap. De este modo, el modelo constante de Dit en el midgap presenta el mayor error entre los tres modelos usados. Un método de ajuste implícito de la Dit a través del ajuste de la curva C-V experimental es planteado. Para ello el model U-shape es usado debido a que solo depende de tres parámetros. Los valores promedios de la Dit ajustada y experimentalmente extraída son comparados, obteniéndose una aproximación hasta la segunda cifra significativa. Se da una supuesta interpretación de uno de los parámetros asociados a este modelo U-shape, el valor constante que define el midgap y sus alrededores, como el promedio de los valores centrales de la Dit experimental, cuya recombinación es significativa respecto al valor en el midgap. Por lo tanto este parámetro hallado podría determinar una Dit representativa a la hora de comparar diferentes curvas de Dit. Finalmente el programa desarrollado podría permitir un análisis profundo de los parámetros de pasivación a partir de los cuales la pasivación superficial es evaluada.

O uso de núcleos metálicos fundidos é comum na Odontologia Restauradora para promover a substituição de estruturas perdidas em dentes tratados endodonticamente. Estes núcleos podem ser fundidos em ligas nobres ou ligas básicas: as ligas alternativas apresentam vantagens mas são susceptíveis à corrosão. O titânio foi introduzido na Odontologia com o objetivo de compensar as deficiências dos metais básicos, principalmente a corrosão e seus produtos. Então, a proposta deste estudo foi comparar a resistência à tração de núcleos metálicos fundidos confeccionados em liga de ouro tipo III, titânio e titânio tratado superficialmente com solução de Kroll quando fixados com diferentes agentes cimentantes. Quarenta e dois caninos humanos extraídos foram selecionados, a porção coronária foi removida e a raiz remanescente foi tratada endodonticamente. Todos os espécimes foram divididos em seis grupos (n=7). O espaço para pino foi preparado a uma profundidade de 10mm usando-se brocas de Largo. Os núcleos foram fundidos em liga de ouro tipo III e titânio c.p. e fixados com cimento de fosfato de zinco ou cimento resinoso (Panavia F). A resistência à tração foi determinada em uma máquina universal de ensaios a uma velocidade de 0,5mm/min utilizando-se uma célula de carga de 50 Kgf. Os resultados foram analisados estatisticamente por ANOVA, demonstrando que não houve diferença estatisticamente significante entre os grupos. Dentro das limitações deste estudo pode-se concluir que os núcleos metálicos fundidos em titânio c.p. fixados com cimento fosfato de zinco ou cimento resinoso são uma alternativa viável aos núcleos metálicos fundidos em ouro. / The use of cast post and core is common in restorative dentistry to provide long-term tooth structure replacement for endodontically treated teeth. They could be cast in precious or basic alloys: the alternative alloys present advantages but they are susceptible to corrosion and its effects. The titanium was introduced to Dentistry with the objective of compensating the metal basic deficiencies, mainly the corrosion. Then, the purpose of this study was to compare the tensile resistance among gold alloy, titanium, and titanium after a superficial treatment with Kroll’s solution when fixed with different luting agents. Forty two human extracted canines were selected, the coronal aspect of each tooth was removed and the remaining root received endodontic therapy. All specimen were divided into six groups (n=7). The post space was prepared at a depth of 10mm using a Largo’s drill. The cast post and core were manufactured using a type III gold alloy and titanium. Cast post and core were fixed with zinc phosphate or resin luting agent (Panavia F). Tensile bond strength of the specimens was measured with a universal testing machine at a crosshead speed of 0,5mm/min and cell-load of 50 Kgf. Data (Kgf) were statistically analyzed by ANOVA. The results demonstrated that there was not a significant difference among the groups. Within the limitations of this study it has been conclude that the titanium fixed with zinc phosphate or resin luting agent is a viable alternative to the gold alloy to fabricate cast post and cores.

Este trabalho teve por objetivo a pesquisa e o desenvolvimento de catalisadores formados por ligas formadoras de hidreto metálico (LaNi4,7Sn0,2Cu0,1, LaNi4,78Al0,22, LaNi4,78Mn0,22 e LaNi4,7Sn0,2Co0,1), com e sem depósitos de metais nobres (Pt, Au, Pd), para uso no ânodo de células a combustível alcalinas. Buscou-se o entendimento do mecanismo da reação de oxidação de boroidreto de sódio em meio alcalino nestes diferentes materiais em diferentes configurações de eletrodos e em diversas concentrações de boroidreto. As ligas foram preparadas pelo método de fusão em forno a arco e os metais nobres foram depositados por troca galvânica. A caracterização físico-composicional foi feita por energia dispersiva de raios X (EDS), análise elementar, difração de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). Já a caracterização eletroquímica foi feita por voltametria cíclica, curvas de capacidade de descarga, curvas de polarização e espectrometria de massas eletroquímica online (OLEMS). Os resultados mostraram que a quantidade de material nobre presente nas ligas foi da ordem de 0,1 a 0,3 % e suas composições e organizações estruturais foram investigadas por EDS, DRX e MET. Os resultados eletroquímicos mostraram que o estado de hidretação da liga base é um fator importante na definição da cinética da reação de oxidação de boroidreto e que a extensão da formação de hidreto é dependente da velocidade do processo de hidrólise dos íons boroidreto, da capacidade da liga em estocar hidrogênio e da cinética de difusão dos átomos de hidrogênio atômico no interior das ligas. A atividade para a reação direta de oxidação de boroidreto foi baixa para as ligas que não continham em suas composições os metais nobres, entretanto a taxa de hidrólise para estes foi menor e a capacidade de armazenamento de hidrogênio foi maior. Os resultados também mostraram, para todas as diferentes composições, que as ligas podem ser carregadas com hidrogênio atômico tanto eletroquimicamente quanto pela exposição à solução de boroidreto. Foi observado que houve contínua hidretação de todas as ligas durante ensaios cronoamperométricos na presença de boroidreto. Esses fenômenos indicaram que a liga LaNi4.7Sn0.2Cu0.1 sem a deposição de metais nobres é a mais indicada para uma futura aplicação em um sistema DBFC/MHB (célula a combustível de boroidreto direto/bateria de hidreto metálico). / This work provides insights into the processes involved in the borohydride oxidation reaction (BOR) and hydrogen oxidation reaction in alkaline media on metal hydride alloys formed by LaNi4.7Sn0.2Cu0.1 and LaNi4.78Al0.22 with and without deposited Pt, Pd and Au, LaNi4,78Mn0,22 and LaNi4,7Sn0,2Co0,1. Measurements of BET, TEM, in situ XRD, DRIFTS, RRDE (gold ring) and OLEMS were made with the aim to characterize all the materials by different methodologies. The present investigation showed that the state of hydriding of LaNi4.7Sn0.2Cu0.1 and LaNi4.78Al0.22 is important in defining the kinetics and outcome of the BOR at these materials. The extent of hydride formation has been shown to depend on the rate of the BH4- hydrolysis, the hydrogen storage capacity of the alloy, and kinetics of H atom diffusion inside the alloy. The activity for the direct BOR is low in both bare metal hydride alloys, but the rate of the BH4- hydrolysis and the hydrogen storage capacity are higher, while the rate of H diffusion is slower in the bare LaNi4.78Al0.22. Results have shown that both the bare and all the noble metal modified alloys can be hydrided either electrochemically or by exposure to BH4- solutions, although for the LaNi4.78Al0.22-based materials the extent of this phenomenon is smaller. A continuous hydriding of all LaNi4.7Sn0.2Cu0.1-based and the bare LaNi4.78Al0.22 alloys are observed in the chronoamperometric BH4- oxidation measurements at low current densities. Addition of Pt on both alloys resulted in an increase of the BH4- hydrolysis, but the H2 formed is rapidly oxidized, confirming the initial predictions for this noble metal. In addition, the rates of the alloy hydriding/de-hydriding were not significantly affected by the presence of Pt, but this was not the case for Pd and Au, for which there was a drastic reduction of the rate of these processes. In the case of gold some increase of the BH4- hydrolysis is observed, although its presence does not change significantly the performances of the bare alloys. It was possible to confirm the formation of BH3OH- for all the samples by RRDE measurements, however for LaNi4.7Sn0.2Cu0.1 the formation of this product was lower compared to the other samples. Results showed that the first step of the electrode process is the hydriding of alloy by the hydrogen formed in the BH4- hydrolysis. The in situ XRD results have shown that the method of charging of the alloy, electrochemical or chemical, leads to different phase predominance and different site occupancies, but both methods lead to almost the same discharge capacity. In the electrolysis process, the α-β phase transition is predominant while in the chemical charging by the exposure to borohydride solution the α-β phase transition is more important. The results have also shown that the alloys with and without Pt lead essentially to the same phenomena, either with respect to the alloy structure and the electrochemical characteristics. All these phenomena point to the bare LaNi4.7Sn0.2Cu0.1 as a more adequate alloy system for applications in DBFC/MHB batteries.

No presente trabalho foram estudados os fenômenos de encruamento e, principalmente, transformação de fases, recuperação e recristalização, presentes na liga U-7,5Nb-2,5Zr (Mulberry alloy) e no urânio não ligado. Realizou-se a fusão da liga por dois métodos: plasma (menor massa) e indução (maior massa). A caracterização microestrutural das ligas resultantes nos estados bruto de fundição e homogeneizado (tratado termicamente na região da fase γ seguido de resfriamento rápido em água), assim como do urânio em seu estado inicial, foi realizada com auxílio de várias técnicas complementares de análise microestrutural. No estado gama estabilizado, a liga U-7,5Nb-2,5Zr foi deformada na temperatura ambiente por dois métodos: laminação a frio, dividida em vários estágios (20%, 50%, 60% e 80%), e limagem, sendo o pó resultante de alto grau de deformação. As amostras deformadas foram posteriormente recozidas em tratamentos isócronos (1 hora) e isotérmicos (200ºC, 450ºC e 700ºC). O urânio não ligado foi deformado em aproximadamente 60% e 80% de redução em espessura, e em seguida submetido a tratamentos isócronos (1 hora) e isotérmicos (400ºC e 650ºC). Os fenômenos de encruamento, recuperação, recristalização e transformação de fases foram estudados predominantemente por microscopia óptica, dureza e difração de raios X, com auxílio do método de Rietveld. Adicionalmente, técnicas de análise térmica (dilatometria e calorimetria diferencial) foram utilizadas para acompanhamento da cinética de transformação de fase e energia armazenada na deformação. Com relação à deformação, a liga U-7,5Nb-2,5Zr mostrou ser capaz de sofrer reduções da ordem de 70% na temperatura ambiente, sem necessidade de recozimentos intermediários e com um baixo grau de encruamento. Similarmente, o urânio não ligado mostrou ser capaz de sofrer graus de deformação mais altos na temperatura ambiente, entretanto, este material apresentou alto grau de encruamento e, mesmo após considerável grau de deformação, ainda apresentava muitas heterogeneidades de deformação, como bandas de deformação e maclas. Foi observado que a recristalização do urânio não ligado teve início a aproximadamente 454ºC. Para a liga no estado deformado e supersaturado, a precipitação de fases tende a ocorrer antes da recristalização. Assim, o comportamento desta liga sob aquecimento pós-deformação pode ser resumido da seguinte forma: ~200°C (Recuperação) ---> 300-575°C (Precipitação de fases) ---> 575°C (Recristalização). O rápido aquecimento para temperaturas acima de 650ºC, ou a manutenção desta temperatura por longos tempos, gera uma estrutura γ recristalizada com grãos equiaxiais. Uma estrutura de grãos finos (~8,3µm) foi obtida no recozimento a 700ºC/1h tanto para baixo como para alto grau de deformação. Uma taxa de aquecimento lenta, ou recozimento na faixa de 300-575ºC, gera precipitação da fase antes da recristalização. Consequentemente, a transformação eutetóide γ→α+γ₃ ocorre de modo a herdar a orientação do grão γ deformado, o que pode gerar uma textura de transformação. Na faixa de temperaturas de 575-650ºC ocorre a interação entre os fenômenos de precipitação de fase e recristalização. Em recozimentos a 200ºC foi possível observar a predominância da recuperação para graus de deformação intermediários (60%) e altos (80%), mas para grau de deformação baixo (20%) prevaleceu endurecimento por precipitação da fase α\'\'. Com auxílio da análise em um calorímetro diferencial (DSC) foi observado que a energia armazenada na deformação e liberada durante o processo de recristalização da liga U-7,5Nb-2,5Zr foi de 6,5J/g. Tal valor é relativamente alto se comparado aos metais comuns, o que leva à suposição de que uma linha de discordância no urânio representa uma maior energia. Este fato tem influência direta no processo recristalização. Este experimento demonstrou também que os fenômenos de precipitação de fase e recristalização interagem entre si, com relação à energia disponível para o processo. A textura da liga U-7,5Nb-2,5Zr foi estudada por difração de raios X (DRX) nas condições com fase γ estabilizada (obtida através de fusão, coquilhamento e homogeneização seguida de têmpera) e no estado deformado (laminado a temperatura ambiente). A liga na condição com γ estabilizado apresentou textura moderada com apenas as componentes (023) e (032). Após a deformação de 80%, o material apresentou uma textura de fibra (001)<uvw>, pouco comum nos metais CCC, além da fibra γ (111)<uvw>, com intensidade intermediária. / In this work it was studied the phenomena of work hardening, mainly phase transformation, recovery and recrystallization in the U-7.5Nb-2.5Zr alloy (Mulberry alloy) and unalloyed uranium. The alloy was melted by two methods: plasma (smaller mass) and induction (larger mass). Microstructural characterization of the samples in the as-cast and homogenized states (the last one was heat treated in the γ phase region and then quenched in water), as well as uranium in its initial state, was performed using several complementary techniques for microstructural analysis. In the gamma stabilized state, the U-7.5Nb2.5Zr alloy was deformed at room temperature by two methods: cold rolling in several stages (20%, 50%, 60% and 80%), and then filed, resulting in a powder with high degree of deformation. Deformed samples were subsequently annealed by isochronal (1 hour) and isothermal (200°C, 450°C, 700°C) treatments. Unalloyed uranium was deformed by approximately 60% and 80% reduction in thickness, and then subjected to isochronous (1 hour) and isothermal (400°C and 650°C) treatments. The phenomena of work hardening, recovery, recrystallization and phase transformation were studied by optical microscopy, hardness testing and X-ray diffraction, using the Rietveld method. Additionally, thermal analysis techniques (differential calorimetry and dilatometry) were used to measure the kinetics of phase transformation and energy stored during deformation. With regard to deformation, the U-7.5Nb-2.5Zr alloy was reduced of approximately 70% at room temperature without intermediate annealing and with a low degree of work hardening. Similarly, unalloyed uranium was reduced of high degrees of deformation at room temperature. However, this sample showed a higher degree of work hardening, and even after significant deformation still showed lots of inhomogeneities of deformation, such as deformation bands and twins. It was observed that recrystallization of unalloyed uranium started at about 454°C. For the alloy in the supersaturated and deformed states, the phase precipitation tends to occur before recrystallization. Thus, the behavior of this alloy under heat treatments after deformation can be summarized as follows: ~200°C (Recovery) ---> 300-575°C (Phase precipitation) ---> 575°C (Recrystallization). Rapid heating to temperatures above 650°C, or maintain this temperature for a long time, generates a γ recrystallized structure with equiaxed grains. Fine grain structure (~8.3 µm) was obtained for annealing at 700°C/1 h for both lower and higher deformation degrees. Slow heating rate or annealing treatment in the range of 300 to 575ºC, causes precipitation before recrystallization. Consequently, the eutectoid transformation γ→α+γ₃ occurs in order to inherit orientation from the γ deformed grain, which may generate a transformation texture. The interaction between the phenomena of phase precipitation and recrystallization was observed in the temperature range of 575-650°C. At the annealing temperature of 200°C it was possible to observe the predominance of recovery at intermediate (60%) and higher (80%) degrees of deformation, while at lower deformation degree (20%) α phase precipitation hardening has predominated. The results obtained using a differential calorimeter (DSC) showed that the energy stored during deformation and released during the recrystallization of the U-7.5Nb-2.5Zr alloy was 6.5 J/g. That value is relatively high compared to common metals, which leads to the conclusion that dislocation lines in uranium alloys possess higher energy. This fact has a direct influence in the recrystallization process. This experiment also demonstrated that the phenomena of phase precipitation and recrystallization interact with each other with regard to energy available for the process. The texture of the U-7.5Nb-2.5Zr alloy was studied by X-ray diffraction (XRD) in the γ-phase stabilized condition (obtained by melting, casting, homogenization and then quenching) and in deformed state (rolled at room temperature). The first condition generated moderate texture with the components (023) e (032). After 80% of deformation, the samples showed a fiber texture (001)<uvw>, uncommon in the BCC metals, as well the γ fiber (111)<uvw> with intermediate intensity.

O núcleo metálico fundido (NMF), dentre outras funções, visa suportar a restauração que o sobrepõe. Muitas são as técnicas que podem ser utilizadas para a obtenção deste núcleo; o importante, porém, para manutenção da integridade dental, é a sua perfeita adaptação intra-radicular. Este trabalho apresenta um método para moldagem de condutos radiculares utilizando, como suporte intra-radicular, agulha hipodérmica. Foram realizados tratamentos endodônticos em 10 dentes humanos uniradiculares e, após o preparo, o conduto foi moldado (dupla impressão) com siliconas polimerizadas por condensação e adição, pela técnica indireta, utilizando dois tipos de suporte intra-radicular (pinjet e agulha hipodérmica). Foram obtidos 4 moldes de cada dente (interagindo material x técnica) totalizando 40 modelos, sobre os quais foram encerados os núcleos. Após a fundição, a adaptação dos núcleos foi analisada segundo dois métodos: radiográfico e microscópico. No primeiro, os dentes foram radiografados com os NMFs em posição e as imagens digitalizadas foram analisadas em computador (software ImageLab). Para avaliação microscópica, os dentes foram seccionados longitudinalmente, os núcleos foram adaptados no interior do canal e a adaptação foi verificada em microscópio de dupla coordenada, em que era calculada a porcentagem do conduto ocupada pelo NMF. Constatou-se que houve diferença estatisticamente significante (2 way ANOVA - Bonferroni - p<0.05) entre as médias dos valores de adaptação obtidos em função da técnica (agulha x pinjet) utilizando a silicona polimerizada por adição, nos dois métodos de avaliação. Não houve diferença estatisticamente significante em relação aos materiais de moldagem utilizados. Concluiu-se que a técnica utilizando agulha hipodérmica apresentou melhor fidelidade de reprodução permitindo melhor adaptação do NMF, quando utilizada a silicona polimerizada por adição. / Post and core aim to support the crown, being necessary a perfect intraradicular adaptation. There are several techniques that can be used to obtain cores, however, in order to maintain dental integrity, it is important to achieve a perfect intra-radicular adaptation. This study presents an inedited and innovator method for molding root canals using hypodermic needle as intra-radicular support. Endodontic treatment was done in 10 uniradicular human teeth and, after the preparation, root canals were molded (double print) with condensation cure silicone and addition cure silicone by indirect technique, using two types of intra-radicular supports (Pinjet and hypodermic needle). Four molds were obtained from each tooth (interacting material X technique) totalizing 40 models, on which the cores were polished. After fusion, the adaptation of cores was analyzed according to two methods: radiographic and microscopic. In the first, teeth were radiographed with the core in position and the digitalized images were analyzed through ImageLab software. For microscopic evaluation, teeth were longitudinally sectioned, the cores were adapted into root canals, and the adaptation was verified in microscope of double coordinate. The occupation percentage of core into root canal was calculated. A significant statistical difference (two-way ANOVA and Bonferroni\'s - p<0.05) was found between mean values of adaptation considering the molding technique (needle x pinjet) using the addition silicon in the two evaluated methods. There was no significant statistical difference regarding the utilized materials. It was concluded that the hypodermic needle technique had better fidelity of reproduction, permitting a good adaptation of cores, regardless of the material utilized.

A obtenção de urânio metálico é fundamental para produção de elementos combustíveis que alimentam reatores nucleares de pesquisa e que fabricam radioisótopos e radiofármacos. No IPEN, o urânio metálico é obtido via redução magnesiotérmica do UF4. Essa reação é realizada em um cadinho fechado de grafite inserido em um reator metálico vedado e evitando contato com o meio exterior. O conjunto é aquecido gradualmente em um forno poço, até que se atinja a temperatura de ignição da reação (entre 600-650oC). A modelagem do perfil de aquecimento do sistema pode ser realizada empregando programas de simulação pelo Método dos Elementos Finitos. Através dos perfis térmicos no corpo da carga, têm-se uma noção do período de aquecimento necessário para que a reação ocorra, possibilitando a identificação da mesma em um agrupamento de maior ou menor rendimento em urânio metálico. Estima-se as propriedades térmicas do UF4, determinando sua condutividade térmica e capacidade térmica empregando o Método Flash Laser, bem como as propriedades térmicas da carga UF4 + Mg. Os resultados obtidos são comparados a testes laboratoriais realizados para a simulação preliminar do processo de produção. / The production of metallic uranium is essential for production of fuel elements for using in nuclear reactors manufacturing of radioisotopes and radiopharmaceuticals. In IPEN, metallic uranium is produced by magnesiothermical reduction of UF4. This reaction is performed in a closed graphite crucible inserted in a sealed metal reactor and no contact with the outside environment. The set is gradually heated in an oven pit, until it reaches the ignition temperature of the reaction (between 600-650°C). The modeling of the heating profile of the system can be made using simulation programs by finite element method. Through the thermal profiles in the load, we can have a notion of heating period required for the reaction to occur, allowing the identification of the same group in a greater or smaller yield in metallic uranium production. Thermal properties of UF4 are estimated, obtaining thermal condutivity and heat capacity using the Flash Laser Method, and for the load UF4 + Mg, either. The results are compared to laboratory tests to simulate the primary production process.

Reconstruções de dentes unirradiculares com tratamento endodôntico envolvem, muitas vezes, a instalação de um retentor intrarradicular. Vários tipos de retentores intrarradiculares fabricados com diferentes materiais são utilizados atualmente, dentre eles se destacam os metálicos fundidos e os pré-fabricados. A fragilidade da união entre os retentores intrarradiculres pré-fabricados e os materiais de preenchimento, assim como a forma pela qual as cargas oclusais se dissipam pelo remanescente dentário, são fatores importantes na durabilidade dessas restaurações. O método dos elementos finitos tem sido utilizado para estudar o efeito dessas cargas nos dentes. Utilizando programa de modelagem tridimensional Rhinoceros 4.0 três modelos de retentores intrarradiculares metálicos pré-fabricados (RIRMPF) foram desenvolvidos variando seu formato na região de transição entre sua porção radicular e porção coronária na região de assentamento do RIRMPF sobre o remanescente dentinário da raiz. O primeiro com a superfície de assentamento perpendicular ao longo eixo do RIRMPF (AP); o segundo com a superfície de assentamento formando ângulo de 45 graus com o longo eixo do RIRMPF; e o terceiro com canaleta de assentamento (AC). As mesmas variações na porção cervical de cada sólido de simulação de dentina radicular foram feitas de tal maneira que cada RIMPF se assentasse perfeitamente sobre seu respectivo sólido de simulação de raiz. Os sólidos foram importados para o programa de MEF, FEMAP/NEiNASTRAN para então estabelecer as regiões de contato e definidas as propriedades dos materiais e gerar as malhas definitivas. As análise foram feitas em relação ao seu deslocamento total e tensões principais máximas para cargas axiais e oblíquas a 450 com intensidade de 10 N. Os maiores valores de deslocamentos foram encontrados na porção coronária dos RIRMPF para os três modelos estudados para ambas direções de cargas aplicadas, e o modelo com canaleta na superfície de assentamento apresentou os menores valores; o componente centrípeto de distribuição das tensões apareceu com mais intensidade na porção cervical do modelo com canaleta que também apresentou os menores resultados em relação a concentração de ensões nas paredes internas do conduto. Apresentou-se o sistema de instrumentos abrasivos diamantados e RIRMPF para dentes unirradiculares. Pode-se concluir que os modelos com a presença de canaleta na superfície de assentamento mostraram comportamento mais favorável, em relação aos outros modelos estudados, nas simulações com método dos elementos finitos. / The restoration of endodontic treated single-rooted teeth often involves post and core restorations. A great number of post and core made of different materials are used today, they stand out among the cast metal and prefabricated. The fragile union between prefabricated posts and core filling materials as well as the ways of occlusal loads dissipating on the remaining dental tissues, are important factors in the long term use of these restorations. Finite element method simulation has been used in last years for analysing the biomechanical performance of post-core restorations and have been interpreted in most of the studies using maximum principal stress criterion. Using finite element method, three different seat platform of titanium post and core (flat, 450 incline and grooved, AP, AA and AC respectively) were made in tridimentional software Rhinoceros 4.0 and FEMAP/NEiNASTRAN. The values of its displacement were evaluated under axial and 450 10N loads and have been interpreted using maximum principal stress criterion. The results showed the highest values of displacements in the core for the three models studied in both directions of loads, with grooved model showing the lowest, the centripetal distribution stress appeared with more intensity in the cervical portion of grooved model that also showed the lowest values in stress concentration on the inner walls of the radicular channel. With these results a system of diamond burs and titanium post and core for endodontically treated teeth had been propoused. It can be concluded that templates with the groove in seating surface showed favorable behavior by the others in all cases studied with the finite element method.