Made available in DSpace on 2014-10-09T12:40:47Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:08:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 02947.pdf: 6721410 bytes, checksum: 6b8fd88ede9d8533a129cf94a67a4313 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP / FAPESP:92/02990-0

Medidas de correlação angular perturbada diferencial no tempo - TDPAC - foram efetuadas com um sistema de detetores de HPGe com o objetivo de ampliar o conjunto de nuclídeos utilizáveis como sondas de prova de campo magnético e de gradiente de campo elétrico na matéria. A análise dos espectros obtidos considera a convolução angular de ordem superior a dois, o que está fora do escopo do procedimento convencional quando se utiliza o arranjo experimental padrão. O algoritmo é baseado no método dos mínimos quadrados e considera rigorosamente as incertezas estatísticas dos dados. O programa de cálculo implementado é orientado a objetos, que representam as estruturas matemáticas envolvidas na redução dos dados pelo método dos mínimos quadrados e os sistemas físicos característicos do experimento. Os detetores semicondutores mostraram-se inadequados ao estudo de materiais por TDPAC nas condições experimentais disponíveis. O método de análise proposto aqui foi aplicado à redução dos espectros obtidos em outros laboratórios, que utilizam cintiladores rápidos, resultando na determinação de parâmetros associados à estrutura cristalina para os quais a análise convencional não é sensível, em particulas dos coeficientes de atenuação temporal da correlação para cada uma das freqüências de oscilação. Esta metodologia permite calcular corretamente as incertezas nos parâmetros, notadamente nas frações de ocupação de diferentes sítios pela sonda de prova. / Time dependent perturbed angular correlation TDPAC measurements were performed with a HPGe detector array aiming to increase the set of nuclides usable as magnetic field and electric field gradient probes in matter. The analysis of the obtained spectra takes into account the convolution of the perturbation function with the detector time response and angular correlation coefficients of order greater than two, which is not in scope of the conventional procedure. The algorithm is based on the least-squares method and considers rigorously the data statistical uncertainties. The implanted computer code is built on objects representing the mathematical entities used in data reduction by the least-squares method and the physical components of the experiment. The semiconductor detectors were found unsuitable for material study through TDPAC in the available experimental conditions. The analysis method proposed here was applied to the reduction of spectra obtained by other Laboratories that use fast scintillators, giving crystalline structure related parameters which cannot be determined in the conventional analysis, particularly correlation time attenuation parameters for each oscillation frequency. The uncertainties in the fitted parameters are correctly calculated by this method notably in the site probe occupation fractions.

O presente trabalho realiza a investigação de interações hiperfinas em amostras de silício monocristalino através da técnica de Correlação Angular γ-γ Perturbada (CAP), baseada em interações hiperfinas. Para a realização das medidas, utilizou-se núcleos de prova radioativos de 111In -> 111Cd que decaem através da cascata gama 177-245keV com nível intermediário de 245keV (I = 5+/2 , Q = 0.83b, T1/2 = 84.5ns). As amostras foram confeccionadas utilizando vários métodos de inserção de núcleos de prova, possibilitando maior compreensão acerca dos impactos gerados por cada um destes métodos nas medidas CAP. As técnicas de implantação iônica, difusão e evaporação foram cuidadosamente investigadas ressaltando-se suas particularidades. Realizou-se então, um estudo acerca das concentrações de defeitos intrínsecos em função de vários processos de tratamento térmico. Finalmente, foi feita uma análise comparativa para os vários métodos de inserção dos núcleos de prova. Realizou-se, também, medidas CAP em silício monocristalino dopado com fósforo através do processo NTD. A altíssima uniformidade de dopagem associada a este método aliada à inexistência de medidas para este tipo de material ressaltam a relevância dos resultados obtidos. Estes resultados são então comparados com os resultados da literatura para amostras dopadas através de métodos convencionais apresentando-se as respectivas conclusões. / In the present work, a microscopic investigation of hyperfine interactions in single crystal silicon samples was carried out by means of Perturbed Angular γ-γ Correlation technique (PAC), which is based in hyperfine interactions. In order to achieve these measurements, it was used 111In ->111Cd radioactive probe nuclei, which decay through the well known γ cascade 177-245keV with an intermediate level of 245keV (I = 5+/2 , Q = 0.83b , T1/2 = 84.5ns). The samples were prepared using diferent probe nuclei insertion methods, making possible to increase our understanding on the impact generated by each of these techniques in PAC measurements. Ion implantation, difusion and evaporation were carefully investigated giving emphasis on its characteristics and particularities. Then, it was made a study about the concentration of intrinsic defects as function of several annealing processes. Finally, a comparative analysis was made for all these probe nuclei insertion methods. This work also accomplished PAC measurements in single crystal silicon doped with phosphorus by means of NTD method, carried out in a research nuclear reactor. The extremely high doping uniformity allied to the non-existence of previous measurements in these materials emphasize the importance of the results obtained. These results are then compared with literature results for samples doped by conventional methods presenting the respective conclusions.

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In der vorliegenden Arbeit wird dargestellt, wie sich mit Methoden der nuklearen Festkörperphysik Defekte und Deformationen selbst in kristallographisch komplexen Materialien wie den MAX-Phasen, einer Klasse von Komplexcarbiden bzw. -nitriden, in-situ nachweisen lassen. Die sensitive Messgröße bildet dabei der elektrische Feldgradient (EFG), der ein Maß für die Asymmetrie der den jeweiligen Sondenkern umgebenden Ladungsverteilung darstellt. Es werden zwei Wechselwirkungsmechanismen zwischen Defekt und EFG diskutiert: Einerseits die langreichweitigen Auswirkungen elastischer Verzerrungen, andererseits der direkte Einfluss eines Defektes auf seine lokale elektronische Umgebung. Die Bestimmung der elastischen Antwort des Feldgradienten erfolgt mittels Ab-initio-Methoden im Rahmen der Dichtefunktionaltheorie. Der dabei vorgestellte Ansatz erlaubt es, die Ursachen der Dehnungsabhängigkeit zu klären und andere, speziellere Dehnungsabhängigkeiten wie die Volumenabhängigkeit oder die Strukturabhängigkeit des Feldgradienten zu bestimmen. Die in der Umgebung bestimmter Defekte oder Deformationen auftretenden EFG-Verteilungen werden anhand der allgemeinen Dehnungsabhängigkeit mittels Monte-Carlo-Simulationen bestimmt. Die so vorhergesagten Verteilungen werden durch ein Experiment im Rahmen der gestörten $\gamma$-$\gamma$-Winkelkorrelation (PAC) sichtbar gemacht, indem polykristalline MAX-Phasen unter uniaxialer Last verformt werden. Eine quantitative Auswertung erlaubt es schließlich, Defektdichten in-situ abzuschätzen. Die lokalen Auswirkungen auf den EFG werden anhand verschiedener MAX-Phasen-Mischkristalle systematisch untersucht. Im Zuge dessen wird die Synthese eines bisher unbekannten MAX-Phasen-Mischkristalls, Ti$_2$(Al$_{0,5}$,In$_{0,5}$)C, beschrieben. Die Zugehörigen Gitterkonstanten werden mittels Röntgendiffraktometrie im Rahmen der Rietveld-Methode bestimmt.

Thesis (M.S.)--Miami University, Dept. of Physics, 2005. / Title from first page of PDF document. Document formatted into pages; contains [1], vii, 55 p. : ill. Includes bibliographical references (p. 53-55).

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