O nitreto de alumínio (AlN) tem atraído muito interesse pelas suas notáveis propriedades físicas: dureza, alta condutividade térmica, resistência para altas temperaturas. Uma fonte de catodo oco DC foi adicionada a um sistema de sputtering magnetron. Isto leva a uma ionização na região do catodo e habilita a descarga a operar a pressões significativamente mais baixas do que um catodo magnetron plano típico. Como uma conseqüência, átomos ejetados do catodo podem alcançar um substrato com uma perda de energia mínima devido às colisões com os átomos do gás. O catodo oco magnetron consiste em dois eletrodos planos e paralelos de alumínio como alvos e uma mistura de gases argônio e nitrogênio variando a pressão de (0,05 a 0,5) Pa para uma variação de fluxo de (1 a 12)sccm. A tensão de descarga variou de (250 a 400)V correspondendo a uma corrente de descarga de (10 a 500) mA. As propriedades de plasma foram obtidas através da espectroscopia de massa e da técnica das Sondas de Langmuir para diferentes distâncias inter-catódicas. A densidade de elétrons do plasma é da ordem de 1018 m-3 e a temperatura de elétrons varia de (3 a 6) eV, medidos ao longo de uma linha reta ao longo da região de evaporação. Devido ao bombardeamento de íons e uma temperatura realçada do catodo, átomos de alumínio são arrancados do catodo e reagem com o radical nitrogênio para formar AlN+ no plasma. Filmes finos de AlN crescem em substratos de silício a temperatura ambiente; foram caracterizados com respeito a estrutura e morfologia por análises de DRX e AFM, respectivamente.

A nitretação da liga NbTi 50% em peso de Ti, foi examinada em uma atmosfera de nitrogênio, na faixa de temperatura 800-1000&#176C, utilizando-se a técnica de difratometria de raios-X, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e metalografia. Foi observada a formação de duas camadas contínuas de nitretos sobre a matriz: fase-&#948 (TiN) mais externa e a fase-&#958(Ti2N) mais interna. As duas camadas cresceram continuamente durante a reação, sendo que, a frente de saturação da matriz, pelo nitrogênio, cresceu mais rapidamente do que a frente de saturação do TiN. Foi proposto um método, utilizando-se dados de difratometria de raios-X, para se estudar o crescimento de camadas, sobre metais e ligas, formadas durante a reação com gases. A aplicação deste método permitiu fazer uma avaliação da cinética de crescimento da camada de TiN sobre a camada de Ti2N. A energia de ativação para o crescimento do TiN foi de 19 Kcal/mol, obtida a partir da lei temporal linear, e indicou um mecanismo não controlado pela difusão do nitrogênio através da camada de TiN. Os resultados obtidos indicam que o nitrogênio difunde através de túneis, ricos em Nb, onde sua difusão é mais rápida do que através do TiN. / The NbTi (50% wt. Ti) alloy nitretation under nitrogen atmosphere (p=760mm) at 800-1000&#176C was studied by X-ray diffractometry, TEM and optical metallograpy. During the reaction the two phases (Ti2N &#948 and TiN &#958) growed continuously, the (Ti2N, N2) reaction front growed faster than the (TiN, N2). A method for study the scale growing was proposed using X-ray diffractometry data. By using this method, the growth of TiN scale was analyzed and the activation energy of 19 Kcal/mol was determined using a linear timming Law indicating a mechanism not controlled by diffusion througth TiN layer. The present results suggest that the diffusion through the tight tunnels, rich in Nb, allow a fast transport of nitrogen through the TiN layer.

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:43:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alisson Kwiatkowski da Silva.pdf: 7462256 bytes, checksum: d2fc6ccafb0330bd52456a78fcf372e5 (MD5) Previous issue date: 2015-02-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Iron, chromium and niobium nitrides exhibit very interesting physical, chemical, electrical and/or magnetic properties both from the theoretical point of view and from the applications perspectives. Among the applications, these nitrides have found significant interest as materials for magnetic storage devices or in coating industry. The Fe-N, Cr-N and Nb-N systems consist of several interstitial solutions (α, γ, ε-FexN), chemical compounds (γ’-Fe4N, ζ-Fe2N, Cr2N, CrN, β-Nb2N, γ-Nb4N3, δ-NbN, ε-NbN) and metastable phases (α’ martensite, α”-Fe16N2, δ’-NbN). The present work investigates the viability of nitriding of iron, chromium and niobium powders by high energy cryogenic milling, i.e., the high energy milling of metal powders in liquid nitrogen, that accelerate the fracture process, as compared with the convention technic, and allows that the steady state of milling be reached quickly. In addition, some studies suggest the possibility of nitrogen introduction to the metallic powder during milling. In order to assess the nitriding possibility, iron, chromium and niobium powders were processed by high energy cryogenic milling during different milling times (0,5 h, 1,0 h, 2,0 h and 4,0 h). The milled powders were subsequently characterized by DTGA, DSC, TMA, FEG-SEM and DRX. The iron powder was compacted and sintered at 1200ºC during 1 h (N2 atmosphere), and the samples characterized by optical microscopy, SEM, WDS, Mossbauer spectroscopy, DRX, MFM and nanohardness. The chromium and niobium powders processed during 2 h by high energy cryogenic milling was compacted and sintered, respectively, at 1200ºC and 1300ºC during 1 h (N2 atmosphere), and the sample characterized by DRX. The results suggests that the iron powder can’t be nitrided by high energy cryogenic milling even after heat treatment in nitrogen atmosphere. By the other hand, chromium nitrides can be obtained after heat treatment in nitrogen atmosphere (high temperature nitration) and niobium nitrides can be obtained after heat treatment both in nitrogen and argon atmosphere. / Nitretos de ferro, cromo e nióbio apresentam propriedades físicas, químicas, elétricas e/ou magnéticas altamente interessantes tanto do ponto de vista teórico quanto das aplicações em perspectiva. Entre as suas aplicações, estes nitretos tem encontrado significativo interesse como materiais para dispositivos de armazenamento magnético ou na indústria de revestimentos. Os sistemas Fe-N, Cr-N e Nb-N consistem de várias soluções sólidas intersticiais (α, γ, ε-FexN), compostos químicos (γ’-Fe4N, ζ-Fe2N, Cr2N, CrN, β-Nb2N, γ-Nb4N3, δ-NbN, ε-NbN) e fases metaestáveis (martensita α’, α”-Fe16N2, δ’-NbN). O presente trabalho investiga a viabilidade de nitretação de pós de ferro, cromo e nióbio por moagem criogênica de alta energia, i.e., a moagem de alta energia de pós metálicos em nitrogênio líquido, a qual acelera o processo de fratura, em relação à técnica convencional, possibilitando que as condições estacionárias de moagem sejam atingidas mais rapidamente. Em adição, alguns estudos sugerem a possibilidade de introdução de nitrogênio ao pó metálico durante a moagem. Assim, de modo a se avaliar a possibilidade de nitretação, pós de ferro, cromo e nióbio foram processados por moagem criogênica de alta energia durante diferentes tempos de moagem (0,5 h, 1,0 h, 2,0 h e 4,0 h). Os pós moídos foram subsequentemente caracterizados por DTGA, DSC, TMA, FEG-SEM e DRX. O pó de ferro foi compactado e sinterizado à 1200ºC durante 1 h (atmosfera de N2), e as amostras caracterizadas por microscopia óptica e eletrônica, WDS, Espectroscopia Mössbauer, DRX, MFM e nanodureza. Os pós de cromo e nióbio processados durante 2 h por moagem criogênica de alta energia foram compactados e sinterizados, respectivamente, à 1200ºC e 1300ºC durante 1h (atmosfera de N2), e as amostras caracterizadas por DRX. Os resultados sugerem que o pó de ferro não pode ser nitretado pela técnica de moagem de alta energia criogênica (mesmo após tratamento térmico em atmosfera de nitrogênio) e que, por outro lado, nitretos de cromo podem ser obtidos após tratamento térmico em atmosfera de nitrogênio (nitrogenação em alta temperatura) e que nitretos de nióbio podem ser obtidos após tratamento térmico tanto em atmosfera de nitrogênio quanto em atmosfera de argônio.

A nitretação da liga NbTi 50% em peso de Ti, foi examinada em uma atmosfera de nitrogênio, na faixa de temperatura 800-1000&#176C, utilizando-se a técnica de difratometria de raios-X, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e metalografia. Foi observada a formação de duas camadas contínuas de nitretos sobre a matriz: fase-&#948 (TiN) mais externa e a fase-&#958(Ti2N) mais interna. As duas camadas cresceram continuamente durante a reação, sendo que, a frente de saturação da matriz, pelo nitrogênio, cresceu mais rapidamente do que a frente de saturação do TiN. Foi proposto um método, utilizando-se dados de difratometria de raios-X, para se estudar o crescimento de camadas, sobre metais e ligas, formadas durante a reação com gases. A aplicação deste método permitiu fazer uma avaliação da cinética de crescimento da camada de TiN sobre a camada de Ti2N. A energia de ativação para o crescimento do TiN foi de 19 Kcal/mol, obtida a partir da lei temporal linear, e indicou um mecanismo não controlado pela difusão do nitrogênio através da camada de TiN. Os resultados obtidos indicam que o nitrogênio difunde através de túneis, ricos em Nb, onde sua difusão é mais rápida do que através do TiN. / The NbTi (50% wt. Ti) alloy nitretation under nitrogen atmosphere (p=760mm) at 800-1000&#176C was studied by X-ray diffractometry, TEM and optical metallograpy. During the reaction the two phases (Ti2N &#948 and TiN &#958) growed continuously, the (Ti2N, N2) reaction front growed faster than the (TiN, N2). A method for study the scale growing was proposed using X-ray diffractometry data. By using this method, the growth of TiN scale was analyzed and the activation energy of 19 Kcal/mol was determined using a linear timming Law indicating a mechanism not controlled by diffusion througth TiN layer. The present results suggest that the diffusion through the tight tunnels, rich in Nb, allow a fast transport of nitrogen through the TiN layer.

Os nitretos do grupo III (BN, AIN,Gan e InN) e suas ligas ternárias Al-GaN e InGaN proporcionam, recentemente, um extraordinário avanço na fabricação de dispositivos opto-eletrônicos operando na região do espectro correspondente ao verde-azul-UV e na produção de dispositivos eletrônicos de alta frequência, alta temperatura e alta potência. Estes materiais semicondutores de gap largo atraíram enorme atenção dos pesquisadores nos últimos anos. O objetivo desta tese é o estudo das propriedades vibracionais dos nitretos do grupo III referente tanto ao cristal perfeito, quanto ao cristal com defeito. Utilizamos como base a Teoria Clássica do Crital Harmônico e o Método das Funções de Green. Com a Teoria Clássica do Cristal Harmônico, juntamente com o Método do Valence Force Filed e o Método da Soma de Ewald, que permitem gerar a matriz dinâmica do sistema, determinamos o comportamento vibracional dos nitretos binários e das ligas ternárias. A utilização destes métodos permitiu a obtenção do espectro de fônons dos nitretos binários, e o estudo do comportamento dos modos ópticos em para as ligas ternárias. A partir da Função de Green do cristal perfeito e da Função de Green do cristal com defeito, obtivemos as frequências e os modos vibracionais localizados e ressonantes introduzidos pela impureza de C e As em GaN. A partir das densidades de estados do cristal perfeito e do cristal com defeito, calculamos a entropia de formação da vacância de N em GaN. Os resultados obtidos foram usados na interpretação de dados experimentais disponíveis na literatura, relativos às propriedades vibracionais dos nitretos na estrutura wurtzita, e na predição e análise de dados experimentais obtidos pelo grupo do Laboratório de Novos Materiais Semicondutores do Instituto de Física da USP para os nitretos zincblende. / The group-III nitrides (BN, AIN, GaN and InN) and their ternary alloys AlGaN and InGaN generated recently an extraordirlary progress in the production of optoelectronic devices operating in the green-blue-UV region of the spectrum, and in the production of electronic devices of high frequency, high temperature and high power. These wide gap semiconductor materials attracted enormous attention in the last years. The objective of this Thesis was to study the vibrational properties of the bulk III nitrides, without and with defects. To accomplish this study we used the Classic Theory of the Harmonic Crystal and the Method of the Green\'s Functions. With the Classic Theory of the Harmonic Crystal, together with the Valence Force Field Method and the Method of the Ewald\'s Sum, that allow to generate the dynamic matrix of the system, we determined the vibrational behavior of the binary nitrides and of the ternary alloys. The use of these methods allowed us to obtain the phonon spectra of the binary nitrides and to study the behavior of the optical modes at of the ternary alloys. Starting from the Green\'s Function of the perfect crystal and the Green\'s Function of the crystal with defect, we obtained the frequencies and the localized and resonant vibrational modes introduced by the C and As impurities in GaN. Starting from the densities of states of the perfect crystal and of the crystal with defect, we calculated the formation entropy of the N vacancy in GaN. The obtained results were used in the interpretation of experimental data related to the vibrational properties of the wurtzite nitrides available in the literature, and in the prediction and analysis of experimental results obtained for zincblende nitrides by the group of the New Semiconductors Materials Laboratory of t11c Physics Institute at USP.

[pt] Se faz um estudo detalhado sobre o crescimento de GaInNAs pela técnica de metalorganic vapor phase epitaxy (MOVPE) com o objetivo de diminuir a contaminação residual do carbono no material. Para isso se pesquisa a influência dos precursores assim como dos diferentes parâmetros de crescimento na morfologia, na contaminação residual e na incorporação de diferentes elementos nos materiais. A temperatura, a taxa de crescimento, a razão As/III, o conteúdo do nitrogênio e os diferentes precursores são os parâmetros alterados de uma amostra para a outra. Como alguns precursores não foram usados antes para este material semicondutor, inicialmente apenas o GaAs foi examinado, passando posteriormente aos materiais ternários GaInAs e GaNAs, para finalmente obter o GaInNAs. Através da caracterização das amostras obtém-se a qualidade dos materiais assim como a contaminação residual do carbono. São utilizadas técnicas de difração de raios-X de alta resolução (HR-XRD), microscopia de força atômica (AFM), perfil eletroquímico de capacitância-tensão (ECV), espectrometria de massa de íons secundários (SIMS), fotoluminescência (PL) e técnicas in-situ próprias do reator MOVPE para avaliar o efeito dos parâmetros de crescimento epitaxial sobre a qualidade das estruturas obtidas, assim como sobre a incorporação dos diferentes elementos nos materiais. O crescimento do GaInNAs no reator CRIUS foi bem sucedido com algumas combinações dos precursores. Se confirmou que o alto nível do carbono está relacionado à quantidade do nitrogênio no cristal e que o carbono é fornecido pelos grupos metil dos precursores, principalmente pelo TMGa, seguido do TMIn. Todas as medidas para reduzir a incorporação residual do carbono foram bem sucedidas. O uso de precursores do grupo III sem grupo metil reduz significativamente a dopagem residual do carbono. Finalmente foram crescidas células solares para avaliar o material no dispositivo. / [en] A detailed investigation the GaInNAs growth by metalorganc vapor phase epitaxy (MOVPE) is performed in order to reduce the carbon background in the material. For this, the precursors , as well as the different growth parameters influence on crystal morphology, carbon background and the incorporation of different elements on the semiconductor material, are investigated. The temperature, the growth rate, the As/III ratio, the nitrogen content, and the different precursors were varied from one sample to another. Particularly, since some precursors were never used for this semiconductor material, initially, only GaAs was examined, later the GaInAs and the GaNAs ternary materials were grown, to finally obtain the GaInNAs. The samples characterization was used to assess materials quality, as well as the carbon background incorporation. Different characterization techniques such as High-Resolution X-Ray Diffraction (HR-XRD), Atomic Force Microscopy (AFM), Electrochemical Capacitance-Voltage (ECV) and In-Situ measurements were used to evaluate the effect of the epitaxial growth parameters on the quality of the obtained structures, as well as on the different elements incorporation in the semiconductor material. GaInNAs was successfully grown in the MOVPE reactor with particular precursors combinations. The relation between the high carbon level and the nitrogen amount in the crystal was confirmed, as well as the fact that carbon is supplied by methyl-groups of the precursors, especially TMGa, followed by TMIn. All measures to reduce carbon background incorporation were successful. The use of methyl group free III precursors significantly reduces the carbon background incorporation. Finally, solar cells were grown to evaluate the material in the device.

Neste trabalho foram efetuados estudos importantes e pioneiros sobre as propriedades estruturais, eletrônicas e termodinâmicas dos nitretos e de suas ligas, através de dois métodos de primeiros princípios distintos, o FLAPW (\"Full-potential Linear Augmented Plane Wave\") e o pseudopotencial combinado com a aproximação quasequímica generalizada. Na primeira parte, utilizando o método FLAPW, calculamos as estruturas de bandas para os nitretos cúbicos do grupo-IH, BN, AIN, GaN e InN. Foram obtidos valores para a constante de rede e \"bulk modulus\" para os nitretos do grupo-III através de cálculos relativísticos da energia total. Através das estruturas de bandas e analisando o topo da banda de valência e o fundo da banda de condução perto do ponto r ou, no ponto k correspondente ao mínimo da banda de condução, derivamos os respectivos valores para as massas efetivas de elétron e de buraco pesado, leve e de \"split-off\' e correspondentes parâmetros de Luttinger. Todos os resultados são comparados com dados experimentais e teóricos existentes na literatura. Na segunda parte, utilizando o método FLAPW, estudamos a influência da impureza de Mg na estrutura eletrônica do GaN cúbico (c-). Realizamos cálculos da otimização da geometria, incluindo deslocamentos dos primeiros e segundos vizinhos, para os casos da impureza com estados de carga neutro e negativo. Obtivemos o valor de 190 meV para o deslocamento de Franck-Condon da energia térmica, o qual apresenta um bom acordo com os dados experimentais de fotoluminescência e efeito Hall. Nós concluímos que os primeiros e segundos vizinhos desempenham um papel importante na determinação das energias do nível aceitador resultante da dopagem do c-GaN com Mg. Na terceira parte, nós apresentamos cálculos das propriedades eletrônicas, estruturais e termodinâmicas de ligas cúbicas envolvendo os nitretos do grupo-III, InxGa1-xN, InxAl-xN, AlxGal-xN, BxGal-xN e BxA1-xN. Nós combinamos o método de expansão de \"clusters\" através da aproximação quasequímica generalizada (\"Generalized Quasichemical Approximation -GQCA\") com cálculos de pseudopotenciais \"ab initio\" DFT-LDA. Para todas a ligas, exceto a de AlxGal-xN, encontramos separação de fase para temperaturas próximas das temperaturas de crescimento. Generalizamos o método de expansão de \"c1usters\" para estudar a influência da tensão biaxial. Encontramos uma significativa supressão da separação de fase induzida pela tensão para as ligas de InxGal-xN e InxAh-xN, sendo no caso da liga de InxGal_xN confirmado experimentalmente. Observamos também que flutuações da energia do \"gap\" da liga de InxGal-xN permitem definir valores mínimo e médio para a energia do \"gap\" com diferentes valores para o \"bowing\". Observamos que a tensão biaxial reduz as flutuações da energia do \"gap\", resultando em uma diminuição do valor do \"bowing\". Através deste estudo mostramos uma possível explicação para a discrepância experimental para valores do \"bowing\". / In this work we performed a pioneer theoretical study of structural, electronic and thermodynamic properties of the group-III nitrides and their alloys, by using two distinct first principles methods, the FLAPW full potential linear augmented plane wave and the pseudopotential-plane-wave method combined with the generalized quasichemical approximation. In the first part of our work, by using the FLAPW, we present the electronic band structures ofthe zinc-blende-type group-III nitrides compounds, BN, AIN, GaN, and InN. Lattice constant and bulk modulus are obtained from fuH relativistic total-energy calculations. Electron, heavy-, light-, and split-off-hole effective masses and corresponding Luttinger parameters are extracted from the band-structure calculations. A comparison with other available theoretical results and experimental data is made. In the second part of our work, by using the FLAPW method, the electronic structure of Mg impurity in zinc-blende (c-) GaN is investigated. Full geometry optimization calculations, including nearest and next-nearest neighbor displacements, were performed for the impurity in the neutral and negatively charged states. A value of 190 meV was obtained for the Franck-Condon shift to the thermal energy, which is in good agreement with that observed in recent low temperature photoluminescence and Hall-effect measurements. We conclude that the nearest and the next-nearest neighbors of the Mg impurity replacing Ga in c-GaN undergo outward relaxations which play an important role in the determination ofthe center acceptor energies. In the third part of our work, we present a study of electronic, structural, and thermodynamic properties of the cubic group-III nitrides alloys, InxGal-xN, InxAll_xN, AlxGal-xN, BxGal-xN e BxAll-xN. We combined the generalized quasichemical approximation (GQCA) with an ab initio pseudopotential-plane-wave method. For alI alIoys, except the AlxGal-xN, we observe a miscibility gap for temperatures near those of the growth. The cluster treatment is generalized to study the influence of biaxial strain. We find a remarkable suppression ofphase separation in InxGal-xN and InxAll-xN induced by strain which is confirmed by experiments on the InxGal_xN alloy. We also observed that the gap fluctuations in the InxGal-xN alloy allow the definition of a minimum gap and an average gap with different bowing parameters. Biaxial strain drastically reduces the gap fluctuations, resulting in a reduction of the bowing. The different gaps and the strain influence investigated provide an explanation for the discrepancies found in the experimental values of the bowing parameter.

Made available in DSpace on 2015-03-03T15:16:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FabioFM.pdf: 1004422 bytes, checksum: 4a200083b0d18fa8ca10e38ed87cbbe3 (MD5) Previous issue date: 2007-10-17 / The study of the elementary excitations such as photons, phonons, plasmons, polaritons, polarons, excitons and magnons, in crystalline solids and nanostructures systems are nowdays important active ?eld for research works in solid state physics as well as in statistical physics. With this aim in mind, this work has two distinct parts. In the ?rst one, we investigate the propagation of excitons polaritons in nanostructured periodic and quasiperiodic multilayers, from the description of the behavior for bulk and surface modes in their individual constituents. Through analytical, as well as computational numerical calculation, we obtain the spectra for both surface and bulk exciton-polaritons modes in the superstructures. Besides, we investigate also how the quasiperiodicity modi?es the band structure related to the periodic case, stressing their amazing self-similar behavior leaving to their fractal/multifractal aspects. Afterwards, we present our results related to the so-called photonic crystals, the eletromagnetic analogue of the electronic crystalline structure. We consider periodic and quasiperiodic structures, in which one of their component presents a negative refractive index. This unusual optic characteristic is obtained when the electric permissivity and the magnetic permeability ? are both negatives for the same range of angular frequency ? of the incident wave. The given curves show how the transmission of the photon waves is modi?ed, with a striking self-similar pro?le. Moreover, we analyze the modi?cation of the usual Planck?s thermal spectrum when we use a quasiperiodic fotonic superlattice as a ?lter. / O estudo das excita??es elementares (f?tons, f?nons, plasmons, polaritons, polarons, excitons e magnons) em s?lidos cristalinos e sistemas nanoestruturados, entre os quais destacamos os materiais isolantes, semicondutores e magn?ticos, constitui um importante campo ativo na pesquisa em f?sica do estado s?lido e em f?sica estat?stica. Dentro deste escopo, este trabalho possui duas vertentes distintas. Na primeira parte, estudamos a propagac?o dos polaritons de excitons em sistemas nanoestruturados formados por multicamadas peri?dicas e quasiperi?dicas, a partir da descri??o do comportamento dos seus modos de volume e de superf?cie em seus constituintes individuais. Atrav?s de c?lculo anal?tico e num?rico computacional, obtemos inicialmente os espectros de frequ?ncia dos polaritons de excitons nestas superestruturas. Posteriormente, investigamos como a quasiperiodicidade modifica a sua estrutura de bandas em rela??o ao caso peri?dico, induzindo os seus espectros a uma forma auto-similar, caracterizando a sua fractalidade/multifractalidade. Na segunda parte, apresentamos nossos resultados relacionados com os chamados cristais fot?nicos, o an?logo eletromagn?tico aos sistemas cristalinos eletr?nicos. Vamos considerar os cristais fot?nicos peri?dicos e quasiperi?dicos, onde um dos seus componentes possui ?ndice de refra??o negativo. Esta caracter?stica ?ptica inusitada ? obtida quando a permissividade el?trica e a permeabilidade magn?tica ? s?o ambas negativas para a mesma faixa de frequ?ncia angular ? da onda incidente. As curvas obtidas mostram como a transmiss?o da onda eletromagn?tica se modifica neste caso, com interessantes aspectos auto-similares. Al?m disso, analisamos as modifica??es do espectro t?rmico de Planck usual, utilizando uma super-rede fot?nica quasiperi?dica como filtro

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:14:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PauloDSJ.pdf: 1532738 bytes, checksum: 94763a76a879a203043b73e771013af5 (MD5) Previous issue date: 2005-11-12 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / We study the optical-phonon spectra in periodic and quasiperiodic (Fibonacci type) superlattices made up from III-V nitride materials (GaN and AlN) intercalated by a dielectric material (silica - SiO2). Due to the misalignments between the silica and the GaN, AlN layers that can lead to threading dislocation of densities as high as 1010 cm−1, and a significant lattice mismatch (_ 14%), the phonon dynamics is described by a coupled elastic and electromagnetic equations beyond the continuum dielectric model, stressing the importance of the piezoelectric polarization field in a strained condition. We use a transfer-matrix treatment to simplify the algebra, which would be otherwise quite complicated, allowing a neat analytical expressions for the phonon dispersion relation. Furthermore, a quantitative analysis of the localization and magnitude of the allowed band widths in the optical phonon s spectra, as well as their scale law are presented and discussed / Neste trabalho estudamos o espectro de f?nons ?pticos em estruturas peri?dicas e quasiperi?dicas (tipo Fibonacci) compostas pelos nitretos da fam?lia dos semicondutores III-V (GaN and AlN) intercalados por um material diel?trico (s?lica-SiO2). Devido ao desalinhamento entre as camadas da s?lica e do GaN, AlN, que pode levar a deslocamentos at?micos com densidade eletr?nica t?o alta quanto 1010 cm−1, e uma diferen?a de par?metro de rede (_ 14%), a din?mica dos f?nons ser? descrita por meio de um modelo te?rico em que as equa??es eletromagn?ticas e el?sticas est?o acopladas atrav?s do tensor piezoel?trico, ressaltando o campo de polariza??o piezoel?trica presente. Usamos tamb?m um tratamento de matriz transfer?ncia para simplificar a ?lgebra do problema, que seria, caso contr?rio, bastante complicada, permitindo uma express?o anal?tica elegante para a curva de dispers?o dos f?nons. Al?m disso, uma an?lise quantitativa da localiza??o e magnitude das larguras de bandas de energia permitida no espectro dos f?nos ?pticos, assim como a sua lei de escala s?o apresentados e discutidos

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:14:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JoseASM_TESE.pdf: 5255189 bytes, checksum: cf0724bd476902a8aa17f19022619211 (MD5) Previous issue date: 2010-12-17 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / This study will show the capability of the reactive/nonreactive sputtering (dc/rf) technique at low power for the growth of nanometric thin films from magnetic materials (FeN) and widegap semiconductors (AlN), as well as the technological application of the Peltier effect using commercial modules of bismuth telluride (Bi2Te3). Of great technological interest to the high-density magnetic recording industry, the FeN system represents one of the most important magnetic achievements; however, diversity of the phases formed makes it difficult to control its magnetic properties during production of devices. We investigated the variation in these properties using ferromagnetic resonance, MOKE and atomic force microscopy (AFM), as a function of nitrogen concentration in the reactive gas mixture. Aluminum nitride, a component of widegap semiconductors and of considerable interest to the electronic and optoelectronic industry, was grown on nanometric thin film for the first time, with good structural quality by non-reactive rf sputtering of a pure AlN target at low power (≈ 50W). Another finding in this study is that a long deposition time for this material may lead to film contamination by materials adsorbed into deposition chamber walls. Energy-dispersive X-ray (EDX) analysis shows that the presence of magnetic contaminants from previous depositions results in grown AlN semiconductor films exhibiting magnetoresistance with high resistivity. The Peltier effect applied to commercially available compact refrigeration cells, which are efficient for cooling small volumes, was used to manufacture a technologically innovative refrigerated mini wine cooler, for which a patent was duly registered / Neste trabalho ser? mostrado a habilidade da t?cnica de sputtering (dc/rf) reativo/n?o-reativo a baixa pot?ncia para o crescimento de filmes nanom?tricos de materiais magn?ticos (FeN) e semicondutores de gap largo (AlN) assim como a aplica??o tecnol?gica do efeito peltier por m?dulos comerciais de Telureto de Bismuto (Bi2Te3). De grande interesse tecnol?gico para ind?stria de grava??o magn?tica de altas densidades o sistema FeN apresenta um dos mais altos momentos magn?ticos, entretanto a diversidade de fases formadas torna-o ainda, de dif?cil controle as suas propriedades magn?ticas para produ??o de dispositivos. Neste trabalho foi investigado a varia??o destas propriedades por resson?ncia ferromagn?tica, MOKE e microscopia de for?a at?mica (AFM) em fun??o da concentra??o de nitrog?nio na mistura gasosa do crescimento reativo. O Nitreto de Alum?nio, enquadrado nos semicondutores de gap largo e de grande interesse na ind?stria eletr?nica e optoeletr?nica foi crescido em filmes nanom?tricos, de modo in?dito, com boa qualidade estrutural a partir de alvo puro de AlN por sputtering rf n?o-reativo a baixa pot?ncia (~50W). Outra verifica??o deste trabalho ? que o longo tempo de deposi??o para este material, pode levar a contamina??o dos filmes por materiais adsorvidos nas paredes da c?mara de deposi??o. A investiga??o por EDX mostra a presen?a de contaminantes magn?ticos, provenientes de deposi??es anteriores, leva os filmes semicondutores de AlN crescidos a apresentarem magnetoresist?ncia com resistividade alta. O efeito peltier aplicado nas c?lulas compactas de refrigera??o dispon?veis comercialmente e eficientes para resfriamento de pequenos volumes foi aplicada na cria??o de uma adega refrigerada disponibilizado para a ind?stria local como inova??o tecnol?gica com registro de patente