O objetivo principal deste trabalho é o estudo de transistores MuGFETs de porta tripla de Corpo de canal tipo-n com e sem a aplicação da configuração DTMOS. Este estudo será realizado através de simulações numéricas tridimensionais e por caracterizações elétricas. A corrente de dreno, a transcondutância, a resistência, a tensão de limiar, a inclinação de sublimiar e a Redução da Barreira Induzida pelo Dreno (DIBL) serão analisadas em modo DTMOS e em configuração de polarização convencional. Importantes figuras de mérito para o desempenho analógico como transcondutância-sobre-corrente de dreno, a condutância de saída, a tensão Early e o ganho de tensão intrínseco serão estudados tanto experimentalmente como através de simulações numéricas tridimensionais para diferentes concentrações de dopantes no canal. Os resultados indicam que a configuração DTMOS apresenta as características elétricas superiores (4 e 10 %) e maior eficiência dos transistores. Além disso, os dispositivos DTMOS com alta concentração de dopantes no canal apresentaram um desempenho analógico muito melhor quando comparados ao transistor de porta tripla de Corpo em modo de operação convencional. O ruído de baixa frequência (LF) é pela primeira vez experimentalmente analisado na região linear e saturação. A origem do ruído é analisada de maneira a compreender os mecanismos físicos envolvidos neste tipo de ruído. As medições mostraram que os espectros do sinal dos dispositivos de porta tripla de Corpo e DTMOS são compostos por flutuações referentes ao número de portadores devido ao ruído flicker e por ondas de ruído de geração e recombinação no dielétrico de porta que se torna maior com o aumento da tensão de porta. No entanto, o principal fato desta análise é que o dispositivo DTMOS apresentou praticamente a mesma magnitude do ruído LF na região linear e de saturação que o dispositivo de Corpo. A energia de 60 MeV na fluência de p/1012 cm-2 de radiações de prótons é também estudada experimentalmente em termos das características elétricas, desempenho do analógico e ruído LF nos dispositivos de porta tripla de Corpo e DTMOS. Os resultados indicam que combinado com as suas melhores características elétricas e um ótimo desempenho analógico do DTMOS, faz o transistor de porta tripla de Corpo um candidato muito competitivo para aplicações analógicas em ruído de baixa frequência antes e depois da irradiação. A vantagem da técnica DTMOS em transistores de porta tripla em ambientes onde os dispositivos têm de suportar alta radiação é devido à menor penetração do campo de dreno que reduz o efeito das cargas induzidas pelo óxido de isolação (STI). Finalmente, o transistor de Corpo de porta tripla de canal tipo-n é experimentalmente estudado como célula de memória, isto é, como 1T-DRAM (Memória de Acesso Aleatório Dinâmico com 1 transistor). Para escrever e ler 1 é utilizado um modo de programação que utiliza o efeito do transistor bipolar parasitário (BJT) enquanto a polarização direta da junção do corpo e do dreno é usada para escrever 0. As correntes de leitura e escrita aumentam com o aumento da tensão do corpo (VB) porque as cargas induzidas pelo efeito BJT é armazenada dentro da aleta. Quando o corpo do transistor está flutuante, o dispositivo retém mais cargas dentro da sua aleta. Além disso, transistor de Corpo pode ser utilizado como 1T-DRAM com eletrodo de porta e substrato flutuando. Neste caso, o dispositivo funciona como um biristor (sem porta). / The main goal of this work is to investigate the n-channel MuGFETs (triple-gate) Bulk transistors with and without the application of DTMOS operation. This work will be done through three-dimensional numerical simulation and by electrical characterizations. The drain current, transconductance, resistance, threshold voltage, subthreshold swing and Drain Induced Barrier Lowering (DIBL) will be analyzed in the DTMOS mode and the standard biasing configuration. Important figures of merit for the analog performance such as transconductance-over-drain current, output conductance, Early voltage and intrinsic voltage gain will be studied experimentally and through three-dimensional numerical simulations for different channel doping concentrations. The results indicate that the DTMOS configuration has superior electrical characteristics (4 e 10 %) and higher transistor efficiency. In addition, DTMOS devices with a high channel doping concentration exhibit much better analog performance compared to the normal operation mode. Low-Frequency (LF) noise is for the first time experimentally investigated in linear and saturation region. The origin of the noise will be analyzed in order to understand the physical mechanisms involved in this type of noise. Measurements showed that the signal spectra for Bulk and DTMOS are composed of number fluctuations related flicker noise with on top generation and recombination noise humps, which become more pronounced at higher gate voltage. However, the most important finding is the fact that DTMOS devices showed practically the same LF noise magnitude in linear and saturation region than standard Bulk device. Proton irradiation with energy of 60 MeV and fluence of p/1012 cm-2 is also experimentally studied in terms of electric characteristic, analog performance and the LF noise in Bulk and DTMOS triple gate devices. The results indicate that the combined of the better electrical characteristics and an excellent analog performance of DTMOS devices, makes it a very competitive candidate for low-noise RF analog applications before and after irradiation. The advantage of dynamic threshold voltage in triple gate transistors in environments where the devices have to withstand high-energy radiation is due to its lower drain electric field penetration that lowers the effect of the radiation-induced charges in the STI (shallow trench isolation) regions adjacent to the fin. Finally, the n-channel triple gate Bulk device is used for memory application, that is, 1T-DRAM (Dynamic Random Access Memory with 1 Transistor). Bipolar junction transistor (BJT) programming mode is used to write and read 1 while the forward biasing of the body-drain junction is used to write 0. The reading and writing current increases with increasing body bias (VB) because the load induced by the BJT effect is stored within the fin. When the body of the transistor is floating, the device retains more charge within its fin. In addition, transistor could also operate as 1T-DRAM with both gate and bulk contacts floating, which is similar to the biristor (gateless) behavior.

A tecnologia de células a combustível associada à crescente exigência de baixo impacto ambiental tornou-se bastante promissora no cenário mundial de energia. As células a combustível são, em princípio, dispositivos que convertem energia química diretamente em energia elétrica e térmica, possuindo, entretanto, uma operação contínua, graças à alimentação constante de um combustível. Particularmente, o negro de fumo Vulcan XC72 é usualmente empregado como suporte dos eletrocatalisadores, e alguns fatores como uma superfície acessível e área superficial suficientemente grande para uma máxima dispersão dos cristalitos dos eletrocatalisadores, além de tamanho dos poros, distribuição dos poros adequada e a presença de grupos funcionais na superfície do negro de fumo são considerados fundamentais para o desenvolvimento de materiais inovadores. Entretanto, o material denominado Vulcan XC72 ainda revela condições insuficientes para este fim. Este estudo consiste na preparação e caracterização físico-química de carbono funcionalizado por peróxido de hidrogênio e com cadeias poliméricas do tipo poliestireno sulfonado condutoras de prótons, visando sua posterior utilização como suporte de eletrocatalisadores para células a combustível tipo PEMFC e DMFC. Após a funcionalização do carbono, obteve-se uma melhora da dispersibilidade do negro de fumo em solução aquosa, efeito este benéfico para a preparação dos eletrocatalisadores. Observou-se também que os grupos funcionais e as cadeias poliméricas funcionaram como estabilizadores do crescimento dos cristalitos produzindo catalisadores mais homogêneos e com menor diâmetro médio dos cristalitos; e especialmente, no caso da funcionalização com cadeias poliméricas, obteve-se uma diminuição da queda ôhmica do sistema, referente à melhoria da transferência protônica. / The fuel cell technology associated with the growing exigency of low environmental impact energy became prosperous in the world energy scenery. The fuel cell is basically a device that converts directly the chemical energy of a fuel into electrical and thermal energy with a continuous operation by the constant feed of a fuel. Especially, the carbon black Vulcan XC72 is usually employed as an electrocatalyst support, and some factors as an accessible and high surface area in order to get maximum particles dispersion, pore size, adequate pore distribution and the presence of functional groups in the carbon black surface are considered fundamental characteristics for an innovative materials development. However, the Vulcan XC72 still reveals insufficient conditions for these purposes. This study consists in the preparation and in the physical chemical characterization of functionalized carbon black by hydrogen peroxide and by polymeric chains with proton conduction properties, and its posterior utilization as electrocatalyst support for PEMFC and DMFC application. After the carbon functionalization, an improvement in the carbon black dispersibility in water media was observed, a beneficial effect for electrocatalyst preparation. It was also observed, that the functional groups and the polymeric chains worked as stabilizers in the particle growing, producing much more homogeneous electrocatalysts, exhibiting smaller average particle size. Especially, in the case of polymeric chains functionalization, a decrease in the ohmic drop was observed for this system, attributed to an improvement in the proton transference.

Sistemas de PEMFC são capazes de gerar energia elétrica com alta eficiência e baixa ou nenhuma emissão de poluentes, porém questões de custo e durabilidade impedem sua ampla comercialização. Nesse trabalho foi desenvolvido um MEA com eletrocatalisadores à base de paládio. Foram sintetizados e caracterizados eletrocatalisadores Pd/C, Pt/C e Ligas PdPt/C com diferentes razões entre metais e carbono. Foi realizado um estudo da razão entre ionômero de Nafion e eletrocatalisador para formação de triplas fases reacionais de máximos desempenhos, criado um modelo matemático para transpor esse ajuste para eletrocatalisadores com diferentes razões entre metal e suporte, considerando os aspectos volumétricos da camada catalisadora, e então realizado um estudo da espessura da camada catalisadora. Para as caracterizações foram utilizadas as técnicas de Difração de Raios-X, Microscopias Eletrônicas de Transmissão e de Varredura, Energia Dispersiva de Raios-X, Picnometria a Gás, Porosimetria por Intrusão de Mercúrio, Adsorção de Gás, segundo as equações de BET e BJH, Análise Termo Gravimétrica e feitas as determinações de diâmetros de partículas, de áreas de superfície específica e de parâmetros de rede. Todos os eletrocatalisadores foram usados no preparo de MEAs que foram avaliados em célula unitária de 5 cm2 entre 25 e 100 °C a 1 atm; e a melhor composição foi avaliada também a 3 atm. No estudo dos metais para as reações, visando reduzir a platina aplicada aos eletrodos, sem perdas de desempenho, foram selecionados Pd/C para ânodos e PdPt/C 1:1 para cátodos. A estrutura de MEA desenvolvida utilizou 0,25 mgPt.cm-2 e resultou em densidades de potência de até 550 mW.cm-2 e potências de até 2,2 kWe por grama de platina. A estimativa realizada mostrou que houve uma redução de até 64,5 % nos custos em relação à estrutura de MEA previamente conhecida. Em função da temperatura e pressão de operação foram obtidos valores a partir de R$ 3.540,73 para o preparo de MEAs para cada quilowatt instalado. Com base em estudos recentes, concluiu-se que o custo do MEA desenvolvido é compatível às aplicações estacionárias de PEMFC. / PEMFC systems are capable of generating electricity with high efficiency and low or no emissions, but durability and cost issues prevent its large commercialization. In this work MEA with palladium based catalysts were developed, Pd/C, Pt/C and alloys PdPt/C catalysts with different ratios between metals and carbon were synthesized and characterized. A study of the ratio between catalyst and Nafion Ionomer for formation of high performance triple-phase reaction was carried out, a mathematical model to implement this adjustment to catalysts with different relations between metal and support taking into account the volumetric aspects of the catalyst layer was developed and then a study of the catalyst layer thickness was performed. X-ray diffraction, Transmission and Scanning Electron Microscopy, X-ray Energy Dispersive, Gas Pycnometry, Mercury Intrusion Porosimetry, Gas adsorption according to the BET and BJH equations, and Thermo Gravimetric Analysis techniques were used for characterization and particle size, specific surface areas and lattice parameters determinations were also carried out. All catalysts were used on MEAs preparation and evaluated in 5 cm2 single cell from 25 to 100 °C at 1 atm and the best composition was also evaluated at 3 atm. In the study of metals for reactions, to reduce the platinum applied to the electrodes without performance losses, Pd/C and PdPt/C 1:1 were selected for anodes and cathodes, respectively. The developed MEA structure used 0,25 mgPt.cm-2, showing power densities up to 550 mW.cm-2 and power of 2.2 kWnet per gram of platinum. The estimated costs showed that there was a reduction of up to 64.5 %, compared to the MEA structures previously known. Depending on the temperature and operating pressure, values from US$ 1,475.30 to prepare MEAs for each installed kilowatt were obtained. Taking into account recent studies, it was concluded that the cost of the developed MEA is compatible with PEMFC stationary application.

Made available in DSpace on 2016-01-26T12:51:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 sergioramin_tese.pdf: 5594028 bytes, checksum: 78bfa3ad01874a071e27eb7637a874df (MD5) Previous issue date: 2003-11-21 / Proton magnetic resonance spectroscopy is an noninvasive method that allows the detection of metabolic and biochemical detection of areas of the brain. This investigation focused on the clinical applications of proton MR spectroscopy in patients with focal brain lesions, considering the possibility of differentiate the normal brain tissue of pathological, neoplasic of non-neoplasic disorders, brain neoplasms to each other and similar lesions identified by the magnetic resonance imaging. A total of 308 proton magnetic resonance spectroscopies in 287 patients with focal brain lesions, 147 (51.2%) males and 140 (48.8%) females, was divided into three groups: Group I - 169 exams of patients with brain neoplasic; Group II - 58 exams of patients with non-neoplasic focal brain lesions, and Group III - 32 exams of individuals without lesions. Single voxel proton MR spectroscopy with echo time 136 ms was the method used. The qualitative analysis of the peaks of metabolites N-acetyl aspartate (Naa - 2,0 ppm), creatine (Cr - 3,0 ppm) and choline (Cho - 3,2ppm), expressed in graph, and quantitative by means of the calculation of the ratios Naa/Cr, Co/Cr and Co/Naa through height measurement of the peaks in the graph. The statistical analysis included Kruskal-Wallis test and principal component analysis. In most of spectroscopies performed in patients of Group I, there was an accentuated increase of Cho peak and reduction of Naa; in Group II slight increase of Cho and decrease of Naa was observed, while in the individuals of Group III Naa was the larger peak, corresponding to the double of the height of the Cho and Cr peaks. Lipids (0.9 and 1.3 ppm), that generally indicate necrosis, was detected more usually in malignant neoplasms (multiforme glioblastoma and metastases) and inflammatory process by toxoplasmosis. Aminoacids (0.9 ppm inverted) were detected only in pyogenic abscesses. Median values of Naa/Cr, Co/Cr and Cho/Naa ratios in Group I were 0.75, 3.00, and 4.00; 1.13, 1.20, and 0.92 in Group II; and 2.00, 0.76, and 0.40 in group III, respectively. With the ratios studied, it was possible differentiate significantly the three groups (p<0.001). The clinical application of the proton MR spectroscopy is useful to the elucidation of the etiological diagnosis of focal brain lesions. Metabolic pattern obtained by proton spectroscopy is distinct between normal brain tissue and pathological, occurring significant difference between neoplasic of non-neoplasic disorders. Proton magnetic resonance spectroscopy contribute to differentiate focal brain lesions similar to the magnetic resonance imaging exam. / A espectroscopia de prótons por ressonância magnética é um método não invasivo que possibilita a detecção de alterações metabólicas e bioquímicas de áreas do encéfalo. Este estudo teve como objetivo avaliar a aplicação clínica da espectroscopia de prótons por ressonância magnética em pacientes com lesões encefálicas focais, considerando-se a possibilidade de diferenciar tecido encefálico normal do patológico, lesões neoplásicas de não neoplásicas, neoplasias encefálicas entre si e lesões similares identificadas pela imagem por ressonância magnética. Foram estudados prospectivamente 308 exames de espectroscopia de prótons por ressonância magnética em 287 pacientes com lesões encefálicas focais, sendo 147 do sexo masculino (51,2%) e 140 do feminino (48,8%). Os exames foram divididos em três grupos: Grupo I - 169 exames de pacientes com neoplasias encefálicas; Grupo II - 58 exames de pacientes com lesões encefálicas focais não neoplásicas e Grupo III - 32 exames como grupo controle. Para realização da espectroscopia de prótons por RM foi utilizado o método single voxel com tempo de eco de 136 ms. Foram feitas análises qualitativa do comportamento dos picos dos metabólitos N-acetilaspartato (Naa - 2,0 ppm), creatina (Cr - 3,0ppm) e colina (Co - 3,2 ppm), expressos em gráfico, e quantitativa por meio do cálculo das razões Naa/Cr Co/Cr e Co/Naa, efetuado com base na amplitude do pico. A análise estatística incluiu teste de Kruskal-Wallis e análise de componentes principais. Na maioria das espectroscopias feitas em pacientes do Grupo I, houve aumento acentuado do pico de Co e redução do pico de Naa, nos exames do grupo II, leve aumento Co e redução de Naa, enquanto nos indivíduos do Grupo III nos exames o pico de Naa sempre foi o maior, correspondendo ao dobro da altura dos picos de Co e Cr. O metabólito lipídios (0,9 e 1,3 ppm), que geralmente indica necrose, foi detectado mais comumente em neoplasias malignas (glioblastoma multiforme e metástases) e processo inflamatório por toxoplasmose. Os aminoácidos (0,9 ppm invertido) foram detectados exclusivamente em abscessos piogênicos. Os valores das medianas das razões Naa/Cr, Co/Cr e Co/Naa nos exames dos pacientes do grupo I foram 0,75, 3,00 e 4,00; no grupo II 1,13, 1,20 e 0,92 e no grupo III 2,00, 0,76 e 0,40, respectivamente. Com as razões estudadas, foi possível diferenciar significantemente os três grupos (p<0,001). A aplicação clínica da espectroscopia de prótons por ressonância magnética é útil para a elucidação do diagnóstico etiológico de lesões encefálicas focais. O padrão metabólico obtido pela espectroscopia de prótons é distinto entre tecido encefálico normal e patológico, havendo também diferença significante entre lesões neoplásicas e não neoplásicas. A espectroscopia de prótons por ressonância magnética contribui para diferenciar lesões encefálicas focais similares ao exame de imagem por ressonância magnética

Sistemas de PEMFC são capazes de gerar energia elétrica com alta eficiência e baixa ou nenhuma emissão de poluentes, porém questões de custo e durabilidade impedem sua ampla comercialização. Nesse trabalho foi desenvolvido um MEA com eletrocatalisadores à base de paládio. Foram sintetizados e caracterizados eletrocatalisadores Pd/C, Pt/C e Ligas PdPt/C com diferentes razões entre metais e carbono. Foi realizado um estudo da razão entre ionômero de Nafion e eletrocatalisador para formação de triplas fases reacionais de máximos desempenhos, criado um modelo matemático para transpor esse ajuste para eletrocatalisadores com diferentes razões entre metal e suporte, considerando os aspectos volumétricos da camada catalisadora, e então realizado um estudo da espessura da camada catalisadora. Para as caracterizações foram utilizadas as técnicas de Difração de Raios-X, Microscopias Eletrônicas de Transmissão e de Varredura, Energia Dispersiva de Raios-X, Picnometria a Gás, Porosimetria por Intrusão de Mercúrio, Adsorção de Gás, segundo as equações de BET e BJH, Análise Termo Gravimétrica e feitas as determinações de diâmetros de partículas, de áreas de superfície específica e de parâmetros de rede. Todos os eletrocatalisadores foram usados no preparo de MEAs que foram avaliados em célula unitária de 5 cm2 entre 25 e 100 °C a 1 atm; e a melhor composição foi avaliada também a 3 atm. No estudo dos metais para as reações, visando reduzir a platina aplicada aos eletrodos, sem perdas de desempenho, foram selecionados Pd/C para ânodos e PdPt/C 1:1 para cátodos. A estrutura de MEA desenvolvida utilizou 0,25 mgPt.cm-2 e resultou em densidades de potência de até 550 mW.cm-2 e potências de até 2,2 kWe por grama de platina. A estimativa realizada mostrou que houve uma redução de até 64,5 % nos custos em relação à estrutura de MEA previamente conhecida. Em função da temperatura e pressão de operação foram obtidos valores a partir de R$ 3.540,73 para o preparo de MEAs para cada quilowatt instalado. Com base em estudos recentes, concluiu-se que o custo do MEA desenvolvido é compatível às aplicações estacionárias de PEMFC. / PEMFC systems are capable of generating electricity with high efficiency and low or no emissions, but durability and cost issues prevent its large commercialization. In this work MEA with palladium based catalysts were developed, Pd/C, Pt/C and alloys PdPt/C catalysts with different ratios between metals and carbon were synthesized and characterized. A study of the ratio between catalyst and Nafion Ionomer for formation of high performance triple-phase reaction was carried out, a mathematical model to implement this adjustment to catalysts with different relations between metal and support taking into account the volumetric aspects of the catalyst layer was developed and then a study of the catalyst layer thickness was performed. X-ray diffraction, Transmission and Scanning Electron Microscopy, X-ray Energy Dispersive, Gas Pycnometry, Mercury Intrusion Porosimetry, Gas adsorption according to the BET and BJH equations, and Thermo Gravimetric Analysis techniques were used for characterization and particle size, specific surface areas and lattice parameters determinations were also carried out. All catalysts were used on MEAs preparation and evaluated in 5 cm2 single cell from 25 to 100 °C at 1 atm and the best composition was also evaluated at 3 atm. In the study of metals for reactions, to reduce the platinum applied to the electrodes without performance losses, Pd/C and PdPt/C 1:1 were selected for anodes and cathodes, respectively. The developed MEA structure used 0,25 mgPt.cm-2, showing power densities up to 550 mW.cm-2 and power of 2.2 kWnet per gram of platinum. The estimated costs showed that there was a reduction of up to 64.5 %, compared to the MEA structures previously known. Depending on the temperature and operating pressure, values from US$ 1,475.30 to prepare MEAs for each installed kilowatt were obtained. Taking into account recent studies, it was concluded that the cost of the developed MEA is compatible with PEMFC stationary application.

A tecnologia de células a combustível associada à crescente exigência de baixo impacto ambiental tornou-se bastante promissora no cenário mundial de energia. As células a combustível são, em princípio, dispositivos que convertem energia química diretamente em energia elétrica e térmica, possuindo, entretanto, uma operação contínua, graças à alimentação constante de um combustível. Particularmente, o negro de fumo Vulcan XC72 é usualmente empregado como suporte dos eletrocatalisadores, e alguns fatores como uma superfície acessível e área superficial suficientemente grande para uma máxima dispersão dos cristalitos dos eletrocatalisadores, além de tamanho dos poros, distribuição dos poros adequada e a presença de grupos funcionais na superfície do negro de fumo são considerados fundamentais para o desenvolvimento de materiais inovadores. Entretanto, o material denominado Vulcan XC72 ainda revela condições insuficientes para este fim. Este estudo consiste na preparação e caracterização físico-química de carbono funcionalizado por peróxido de hidrogênio e com cadeias poliméricas do tipo poliestireno sulfonado condutoras de prótons, visando sua posterior utilização como suporte de eletrocatalisadores para células a combustível tipo PEMFC e DMFC. Após a funcionalização do carbono, obteve-se uma melhora da dispersibilidade do negro de fumo em solução aquosa, efeito este benéfico para a preparação dos eletrocatalisadores. Observou-se também que os grupos funcionais e as cadeias poliméricas funcionaram como estabilizadores do crescimento dos cristalitos produzindo catalisadores mais homogêneos e com menor diâmetro médio dos cristalitos; e especialmente, no caso da funcionalização com cadeias poliméricas, obteve-se uma diminuição da queda ôhmica do sistema, referente à melhoria da transferência protônica. / The fuel cell technology associated with the growing exigency of low environmental impact energy became prosperous in the world energy scenery. The fuel cell is basically a device that converts directly the chemical energy of a fuel into electrical and thermal energy with a continuous operation by the constant feed of a fuel. Especially, the carbon black Vulcan XC72 is usually employed as an electrocatalyst support, and some factors as an accessible and high surface area in order to get maximum particles dispersion, pore size, adequate pore distribution and the presence of functional groups in the carbon black surface are considered fundamental characteristics for an innovative materials development. However, the Vulcan XC72 still reveals insufficient conditions for these purposes. This study consists in the preparation and in the physical chemical characterization of functionalized carbon black by hydrogen peroxide and by polymeric chains with proton conduction properties, and its posterior utilization as electrocatalyst support for PEMFC and DMFC application. After the carbon functionalization, an improvement in the carbon black dispersibility in water media was observed, a beneficial effect for electrocatalyst preparation. It was also observed, that the functional groups and the polymeric chains worked as stabilizers in the particle growing, producing much more homogeneous electrocatalysts, exhibiting smaller average particle size. Especially, in the case of polymeric chains functionalization, a decrease in the ohmic drop was observed for this system, attributed to an improvement in the proton transference.

O objetivo principal deste trabalho é o estudo de transistores MuGFETs de porta tripla de Corpo de canal tipo-n com e sem a aplicação da configuração DTMOS. Este estudo será realizado através de simulações numéricas tridimensionais e por caracterizações elétricas. A corrente de dreno, a transcondutância, a resistência, a tensão de limiar, a inclinação de sublimiar e a Redução da Barreira Induzida pelo Dreno (DIBL) serão analisadas em modo DTMOS e em configuração de polarização convencional. Importantes figuras de mérito para o desempenho analógico como transcondutância-sobre-corrente de dreno, a condutância de saída, a tensão Early e o ganho de tensão intrínseco serão estudados tanto experimentalmente como através de simulações numéricas tridimensionais para diferentes concentrações de dopantes no canal. Os resultados indicam que a configuração DTMOS apresenta as características elétricas superiores (4 e 10 %) e maior eficiência dos transistores. Além disso, os dispositivos DTMOS com alta concentração de dopantes no canal apresentaram um desempenho analógico muito melhor quando comparados ao transistor de porta tripla de Corpo em modo de operação convencional. O ruído de baixa frequência (LF) é pela primeira vez experimentalmente analisado na região linear e saturação. A origem do ruído é analisada de maneira a compreender os mecanismos físicos envolvidos neste tipo de ruído. As medições mostraram que os espectros do sinal dos dispositivos de porta tripla de Corpo e DTMOS são compostos por flutuações referentes ao número de portadores devido ao ruído flicker e por ondas de ruído de geração e recombinação no dielétrico de porta que se torna maior com o aumento da tensão de porta. No entanto, o principal fato desta análise é que o dispositivo DTMOS apresentou praticamente a mesma magnitude do ruído LF na região linear e de saturação que o dispositivo de Corpo. A energia de 60 MeV na fluência de p/1012 cm-2 de radiações de prótons é também estudada experimentalmente em termos das características elétricas, desempenho do analógico e ruído LF nos dispositivos de porta tripla de Corpo e DTMOS. Os resultados indicam que combinado com as suas melhores características elétricas e um ótimo desempenho analógico do DTMOS, faz o transistor de porta tripla de Corpo um candidato muito competitivo para aplicações analógicas em ruído de baixa frequência antes e depois da irradiação. A vantagem da técnica DTMOS em transistores de porta tripla em ambientes onde os dispositivos têm de suportar alta radiação é devido à menor penetração do campo de dreno que reduz o efeito das cargas induzidas pelo óxido de isolação (STI). Finalmente, o transistor de Corpo de porta tripla de canal tipo-n é experimentalmente estudado como célula de memória, isto é, como 1T-DRAM (Memória de Acesso Aleatório Dinâmico com 1 transistor). Para escrever e ler 1 é utilizado um modo de programação que utiliza o efeito do transistor bipolar parasitário (BJT) enquanto a polarização direta da junção do corpo e do dreno é usada para escrever 0. As correntes de leitura e escrita aumentam com o aumento da tensão do corpo (VB) porque as cargas induzidas pelo efeito BJT é armazenada dentro da aleta. Quando o corpo do transistor está flutuante, o dispositivo retém mais cargas dentro da sua aleta. Além disso, transistor de Corpo pode ser utilizado como 1T-DRAM com eletrodo de porta e substrato flutuando. Neste caso, o dispositivo funciona como um biristor (sem porta). / The main goal of this work is to investigate the n-channel MuGFETs (triple-gate) Bulk transistors with and without the application of DTMOS operation. This work will be done through three-dimensional numerical simulation and by electrical characterizations. The drain current, transconductance, resistance, threshold voltage, subthreshold swing and Drain Induced Barrier Lowering (DIBL) will be analyzed in the DTMOS mode and the standard biasing configuration. Important figures of merit for the analog performance such as transconductance-over-drain current, output conductance, Early voltage and intrinsic voltage gain will be studied experimentally and through three-dimensional numerical simulations for different channel doping concentrations. The results indicate that the DTMOS configuration has superior electrical characteristics (4 e 10 %) and higher transistor efficiency. In addition, DTMOS devices with a high channel doping concentration exhibit much better analog performance compared to the normal operation mode. Low-Frequency (LF) noise is for the first time experimentally investigated in linear and saturation region. The origin of the noise will be analyzed in order to understand the physical mechanisms involved in this type of noise. Measurements showed that the signal spectra for Bulk and DTMOS are composed of number fluctuations related flicker noise with on top generation and recombination noise humps, which become more pronounced at higher gate voltage. However, the most important finding is the fact that DTMOS devices showed practically the same LF noise magnitude in linear and saturation region than standard Bulk device. Proton irradiation with energy of 60 MeV and fluence of p/1012 cm-2 is also experimentally studied in terms of electric characteristic, analog performance and the LF noise in Bulk and DTMOS triple gate devices. The results indicate that the combined of the better electrical characteristics and an excellent analog performance of DTMOS devices, makes it a very competitive candidate for low-noise RF analog applications before and after irradiation. The advantage of dynamic threshold voltage in triple gate transistors in environments where the devices have to withstand high-energy radiation is due to its lower drain electric field penetration that lowers the effect of the radiation-induced charges in the STI (shallow trench isolation) regions adjacent to the fin. Finally, the n-channel triple gate Bulk device is used for memory application, that is, 1T-DRAM (Dynamic Random Access Memory with 1 Transistor). Bipolar junction transistor (BJT) programming mode is used to write and read 1 while the forward biasing of the body-drain junction is used to write 0. The reading and writing current increases with increasing body bias (VB) because the load induced by the BJT effect is stored within the fin. When the body of the transistor is floating, the device retains more charge within its fin. In addition, transistor could also operate as 1T-DRAM with both gate and bulk contacts floating, which is similar to the biristor (gateless) behavior.

O presente estudo consistiu-se na avaliação clínica e aplicação de testes cognitivos, além da realização de ressonância magnética (RM), de 3 tesla, do cérebro, processada com a técnica de \"Voxel-based Morphometry\" (VBM) e \"Skull Strip\", e 18F-FDG PET -CT processado com \"Statistical Parametric Mapping\" (SPM8) e correção de volume parcial (PVELab), em idosos sem déficits cognitivos (CDR=0), com comprometimento cognitivo leve amnéstico (CCL) (CDR=0,5) e com Doença de Alzheimer leve (DA leve)(CDR de 0,5 a 1). Os objetivos foram comparar os padrões de neuroimagem estrutural e metabólica entre os grupos, assim como correlacionar alterações estruturais volumétricas da RM e alterações metabólicas cerebrais do PET-CT, a um teste funcional, o \"Informant Questionnaire on Cognitive Decline in the Elderly\" (IQCODE), nessa mesma amostra. Cada um dos grupo 3 grupos, pareados por idade, contém 30 indivíduos, totalizando amostra de 90. Os resultados dos exames de Neuroimagens, divididos por comparações entre os grupos, e corrigidos pela escolaridade, foram considerados significativos todos os achados nos quais a significância corrigida for <= 0,05 (p-FWEcorr <= 0,05). No CCL x DA foi observado hipometabolismo Giro do Cíngulo à Direita. No grupo DA x CCL foram observados hipometabolismos no Giro do Cíngulo à Esquerda, no Precuneus Esquerdo, Precuneus Direito e na parte inferior do Lobo Parietal Esquerdo. Na DA x Controle, utilizando-se pesquisa de área a priori e filtros gaussiano de 8mm e 4mm, foi observada redução estatisticamente significante quanto ao volume de substância cinzenta na Amígdala Esquerda e na Amígdala Direita. No PET - CT, da DA, em relação ao grupo controle foram observadas áreas de hipometabolismos no Giro do Cíngulo à Esquerda, no Precuneus Direito e no Giro Temporal Medial Direito. Na correlação direta do IQCODE, na comparação DA x Controle, no PET - CT evidenciou-se hipometabolismo no Giro Fusiforme Direito. Em conclusão, os resultados das comparações entre os grupos foram semelhantes ao encontrado na literatura para fases iniciais (leves) da patologia e mostraram, ainda, uma tendência a um \"continuum\" do controle até a DA. Por outro lado à correlação do IQCODE no DA x Controle carece de comprovação por outros trabalhos e com outros constructos estatísticos / This study consisted in the clinical evaluation and application of cognitive tests, in addition to magnetic resonance imaging (MRI) of 3 Tesla, of brain, processed with the technique of \"Voxel-based Morphometry\" (VBM) and \"Skull Strip\", and 18F-FDG PET-CT processed by \"Statistical Parametric Mapping\" (SPM8) and partial volume correction (PVELab) in subjects without cognitive impairment (CDR = 0), with amnestic mild cognitive impairment (MCI)(CDR = 0.5) and with mild Alzheimer \'s disease (AD mild)(CDRs of 0.5 to 1). The objectives were to compare the patterns of structural and metabolic neuroimaging between groups, as well as correlate MRI\'s volumetric structural changes and PET-CT\'s metabolic brain with a functional test, the \"Informant Questionnaire on Cognitive Decline in the Elderly\" (IQCODE) in this same sample. Each one of three groups, matched by age, contains 30 subjects, totaling 90. The test results of neuroimaging, divided by comparisons between groups, and corrected by education, were considered significant the findings that corrected significance is <= 0.05 (p-FWEcorr <= 0.05). In CCL x DA was observed hypometabolism right cingulate gyrus. In DA x CCL hypometabolism were observed in the left cingulate gyrus, the left precuneus, right precuneus and left inferior parietal lobe. In DA x Control, using the \"a priori\" research area and gaussian filters 8mm and 4mm was observed statistically significant reduction on the volume of gray matter in the left and right amygdala. In PET - CT of DA relative to control group were observed areas of hypometabolisms in left cingulate, right precuneus and in the right medial temporal gyrus. In direct correlation of the IQCODE, compared DA x Control on PET - CT revealed a hypometabolism in the right fusiform gyrus. In conclusion, the results of the comparisons between groups were similar to those found in the literature for early (mild) pathology and showed a \"continuum\" of control to the DA. On the other hand the correlation of the IQCODE in DA x Control lacks confirmation by other studies and other statistical constructs

O presente estudo consistiu-se na avaliação clínica e aplicação de testes cognitivos, além da realização de ressonância magnética (RM), de 3 tesla, do cérebro, processada com a técnica de \"Voxel-based Morphometry\" (VBM) e \"Skull Strip\", e 18F-FDG PET -CT processado com \"Statistical Parametric Mapping\" (SPM8) e correção de volume parcial (PVELab), em idosos sem déficits cognitivos (CDR=0), com comprometimento cognitivo leve amnéstico (CCL) (CDR=0,5) e com Doença de Alzheimer leve (DA leve)(CDR de 0,5 a 1). Os objetivos foram comparar os padrões de neuroimagem estrutural e metabólica entre os grupos, assim como correlacionar alterações estruturais volumétricas da RM e alterações metabólicas cerebrais do PET-CT, a um teste funcional, o \"Informant Questionnaire on Cognitive Decline in the Elderly\" (IQCODE), nessa mesma amostra. Cada um dos grupo 3 grupos, pareados por idade, contém 30 indivíduos, totalizando amostra de 90. Os resultados dos exames de Neuroimagens, divididos por comparações entre os grupos, e corrigidos pela escolaridade, foram considerados significativos todos os achados nos quais a significância corrigida for <= 0,05 (p-FWEcorr <= 0,05). No CCL x DA foi observado hipometabolismo Giro do Cíngulo à Direita. No grupo DA x CCL foram observados hipometabolismos no Giro do Cíngulo à Esquerda, no Precuneus Esquerdo, Precuneus Direito e na parte inferior do Lobo Parietal Esquerdo. Na DA x Controle, utilizando-se pesquisa de área a priori e filtros gaussiano de 8mm e 4mm, foi observada redução estatisticamente significante quanto ao volume de substância cinzenta na Amígdala Esquerda e na Amígdala Direita. No PET - CT, da DA, em relação ao grupo controle foram observadas áreas de hipometabolismos no Giro do Cíngulo à Esquerda, no Precuneus Direito e no Giro Temporal Medial Direito. Na correlação direta do IQCODE, na comparação DA x Controle, no PET - CT evidenciou-se hipometabolismo no Giro Fusiforme Direito. Em conclusão, os resultados das comparações entre os grupos foram semelhantes ao encontrado na literatura para fases iniciais (leves) da patologia e mostraram, ainda, uma tendência a um \"continuum\" do controle até a DA. Por outro lado à correlação do IQCODE no DA x Controle carece de comprovação por outros trabalhos e com outros constructos estatísticos / This study consisted in the clinical evaluation and application of cognitive tests, in addition to magnetic resonance imaging (MRI) of 3 Tesla, of brain, processed with the technique of \"Voxel-based Morphometry\" (VBM) and \"Skull Strip\", and 18F-FDG PET-CT processed by \"Statistical Parametric Mapping\" (SPM8) and partial volume correction (PVELab) in subjects without cognitive impairment (CDR = 0), with amnestic mild cognitive impairment (MCI)(CDR = 0.5) and with mild Alzheimer \'s disease (AD mild)(CDRs of 0.5 to 1). The objectives were to compare the patterns of structural and metabolic neuroimaging between groups, as well as correlate MRI\'s volumetric structural changes and PET-CT\'s metabolic brain with a functional test, the \"Informant Questionnaire on Cognitive Decline in the Elderly\" (IQCODE) in this same sample. Each one of three groups, matched by age, contains 30 subjects, totaling 90. The test results of neuroimaging, divided by comparisons between groups, and corrected by education, were considered significant the findings that corrected significance is <= 0.05 (p-FWEcorr <= 0.05). In CCL x DA was observed hypometabolism right cingulate gyrus. In DA x CCL hypometabolism were observed in the left cingulate gyrus, the left precuneus, right precuneus and left inferior parietal lobe. In DA x Control, using the \"a priori\" research area and gaussian filters 8mm and 4mm was observed statistically significant reduction on the volume of gray matter in the left and right amygdala. In PET - CT of DA relative to control group were observed areas of hypometabolisms in left cingulate, right precuneus and in the right medial temporal gyrus. In direct correlation of the IQCODE, compared DA x Control on PET - CT revealed a hypometabolism in the right fusiform gyrus. In conclusion, the results of the comparisons between groups were similar to those found in the literature for early (mild) pathology and showed a \"continuum\" of control to the DA. On the other hand the correlation of the IQCODE in DA x Control lacks confirmation by other studies and other statistical constructs

A terapia com prótons está presente em 16 países e até 2015 tratou mais de 130 mil pacientes. No entanto, no Brasil essa terapia ainda não está presente por diversos motivos, sendo o principal o alto custo. Antes de realizar tratamentos, é necessário fazer alguns testes para verificação da entrega de energia dos feixes de prótons. Como as medidas de microdosimetria são muito caras, a principal alternativa é a realização de simulações em programas computacionais, como o GEANT4 e SRIM. O GEANT4 é um programa que permite simular geometrias complexas, enquanto que o SRIM realiza simulações mais simples e ambas trabalham com o método de Monte Carlo. Neste trabalho foram utilizadas estas duas ferramentas para realizar simulações de feixes de prótons em fantomas com três diferentes composições (água, água e tecido ósseo, tecido ósseo e cerebral). Para realizar a análise da entrega de energia dos feixes de prótons ao longo destes fantomas, tornou-se necessário criar um programa denominada “Programa de Processamento de Dados em Próton Terapia Simulada”, que proporcionou criar matrizes, além dos cálculos dos picos de Bragg para avaliação da interação. Além disso, foi analisada a homogeneidade da interação de um feixe de prótons em um detector, em que foi verificado que as simulações em GEANT4 são homogêneas, não tendo uma tendência do feixe em se localizar em uma determinada região, assim como as energias depositadas são iguais nas regiões do fantoma. Também foram avaliados os valores do alcance de profundidade dos picos de Bragg em fantomas cilíndricos com três diferentes densidades: 1,03 g/cm³, 1,53 g/cm³ e 2,03 g/cm³, sendo a primeira, a densidade fornecida pelo GEANT4 para tecido cerebral. Foi verificado que as distâncias do alcance de profundidade dos picos de Bragg são iguais nestas três diferentes densidades. / Proton therapy is present in 16 countries and by 2015 has treated more than 130,000 Patients. However, in Brazil this therapy is not yet present for several reasons, Being the main the high cost. Before performing treatments, it is necessary to do some tests to verify the energy delivery of the proton bundles. As the Microdosimetry are very expensive, the main alternative is to carry out simulations in Programs such as GEANT4 and SRIM. GEANT4 is a program that Allows you to simulate complex geometries, while SRIM performs more complex simulations. Simple and both work with the Monte Carlo method. On this work were used these twain tools to perform a proton beam simulation in phantom with three different compositions (water, bones and water, brain and bones). To perform the energy delivery analysis of the proton beams along these phantoms, has become necessary create a program denominated “Data Processing Program Proton Therapy Simulated”, which allowed to create matrices, beyond the calculations of the Bragg peaks for interaction evaluation. Besides that, it was analyzing the homogeneity of the integration of a proton beam into a detector, in which it was verified that the simulations on GEANT4 are homogeneous, not having a tendency of the beam in locating in a certain region, just as the energies deposited are equal. The value of the depth range of the Bragg peaks were also evaluated in cylindrical phantoms with three different densities: 1,03 g/cm³, 1,53g/cm³ and 2,03 g/cm³, the first being the density provided by GEANT4 for brain tissue. It has been found that the depth range distances of the Bragg peaks are the same at these three different densities.