CASTRO. A. J. N. Estudo das propriedades dielétricas da matriz cerâmica FeNbTiO6:(ZnO)x para aplicações em radio-frequência (RF) e microondas. 2014. 92 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Teleinformática) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-02-27T16:38:20Z No. of bitstreams: 1 2014_dis_ajncastro.pdf: 1882825 bytes, checksum: 919794d84a860c4cc7a6148e5d56de0f (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-03-05T16:22:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_dis_ajncastro.pdf: 1882825 bytes, checksum: 919794d84a860c4cc7a6148e5d56de0f (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-05T16:22:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_dis_ajncastro.pdf: 1882825 bytes, checksum: 919794d84a860c4cc7a6148e5d56de0f (MD5) Previous issue date: 2014-01-24 / In recent years, technological development has been present in all areas of human activity requiring new materials pair meet the demand technologies and new applications generating more and more research. Among the various research areas, the area of ceramic materials has attracted attention from the scientific community , due to the potential applications in devices for microwave and radiofrequency ( RF) . Elect roceramics are rutile type metal oxides whose general structure is repre sented by the structure of MO 2 , MM'O 4 an d MM' 2 O 6 , the site where M can be represented by one or a combination of two or more metal ions ( Ti 4 + , Fe 3 + , NB 5 + etc. ) . This work aims to study the dielectric properties of the matrix FeNbTiO 6 ( FNTO) i n regions of microwave and radio frequency ( RF ) and the effect of addition of Zinc Oxide ( ZnO ) in th e dielectric properties of FNTO . The ceramic FNTO was prepared by solid state reaction with the reactants and activated by grinding calcined at 1075 ° C and then added with ZnO (with concentrations ranging from 0 to 25 % by mass) . All samples were sintered at 1125 ° C. The samples were studied by X - ray diffraction ( XRD ) , the dielectric properties of FNTO sampled and added ZnO were measured by Impedance Spectroscopy and the m ethod of Hakki - Coleman . The X - ray analysis indicates that the FNTO was obtai ned by the proposed synthesis, showing a structure of the ruti le type with tetragonal symmetry. The dielectric property presented in this work showed the dielectric constant ( εr ) and dielectric loss ( Tg δ ) were measured at room temperature in the frequency range from 1Hz - 1 G Hz , the results presented properties to production potential capacitive devices . All samples were investigated in view of possible appli cations in electronic circuits. An alternative to such materials would produce oscillators and dielectric resonator antenna (DRA) / Nos últimos anos, o desenvolvimento tecnológico tem estado presente em todas as áreas da atividade humana, demandando novos materiais par a suprir a demanda tecnologias e novas aplicações gerando mais e mais pesquisas. Dentr e as diversas áreas de pesquisa, a área de materiais cerâmicos ; tem despertado atenção da comunidade científica ; devido às potenciais aplicações em dispos itivos para micro - ondas e radio frequência (RF). Eletrocerâmicas do tipo r utilo são óxidos metálicos cu ja estrutura geral é representada pelas estruturas de MO 2 , MM'O 4 e MM' 2 O 6 , onde o sítio M pode ser representado por um ou uma combinação de dois ou mais íons metálicos (Ti 4+ , Fe 3+ , Nb 5+ , etc. ). Este trabalho tem o objetivo estudar as propriedades dielétricas da matriz FeNbTiO 6 (FNTO) nas regiões de micro - ondas e rádio frequência (RF) e o efeito da adição de Oxido de Zinco (ZnO) nas propriedades dielétrica do FNTO . A cerâmica FNTO foi preparada por reação em estado sólido com os reagentes ativados p or moagem e calcinadas a 1075°C e em seguida adicionada com ZnO ( com concentrações variando de 0 a 25% em massa) . Todas as amostras foram sinte r izadas a 1125ºC. As amostras foram estudada s através de difração de raios - X (XRD), as propriedades dielétricas d o FNTO e das amostradas adicionadas de ZnO foram medidas por Espectroscopia de Impedância e pelo método de Hakki - Coleman . A análise de raio - X indica que o FNTO foi obtido pela síntese propo sta, apresentando uma estrutura do tipo rutilo com simetria tetrago nal. As propriedade dielétricas apresentadas neste trabalho mostraram a constante dielétrica (ε r ) e a perda dielétrica (tg δ) que foram medidas à temperatura ambien te na faixa de frequências de 1 Hz – 1 G Hz, os resultados apresentaram propriedades para a produção de possíveis dispositivos capacitivos. Todas as amostras foram investigadas tendo em vista possíveis aplicações em circuitos eletrônicos. Uma alternativa para tais materiais seria a produção de osciladores e antenas ressonadoras dielétricas (DRA)

Made available in DSpace on 2014-06-12T23:15:02Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo9180_1.pdf: 3741305 bytes, checksum: d441838aadd73b92c4e7a67ed7fcefdd (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2003 / pós um breve estudo sobre a fisiologia do sistema olfativo humano para estabelecer analogias com um possível método para a percepção artificial de voláteis, e também da realização de diversos experimentos relacionados com a construção de dispositivos sensores, foi observado que o fenômeno de relaxação dielétrica existente em algumas moléculas orgânicas pode ser alterado na presença de voláteis. Sabendo-se que, de forma genérica, a interação de voláteis com algum material sensor é um fenômeno de superfície, foi utilizada a sílica gel porosa para imobilizar moléculas orgânicas em interesse, na sua imensa área superficial, e assim tornar possível à construção de dispositivos que apresentem elevadas sensibilidades. A atividade estabelecida neste trabalho consiste na descrição de uma metodologia para a construção e caracterização de dispositivos sensores de voláteis baseados na imobilização de moléculas orgânicas em superfícies. Essas moléculas são aquelas que apresentem algum grau de afinidade com os voláteis por meio de interações fracas e que assim alteram de forma reversível as suas propriedades de relaxação dielétrica. Para um melhor estudo no levantamento das características desta nova classe de sensores, foi construído um gerador padronizado de voláteis, que tem o seu funcionamento baseado na evaporação de solventes orgânicos de forma bastante controlada e assim, produz voláteis em concentrações previamente estabelecidas. As mudanças das propriedades dielétricas do material sensor durante a interação com voláteis, podem ser detectadas por meio da medição da capacitância dos dispositivos construídos. Uma avaliação inicial relativa às vantagens e restrições existentes nesta nova classe de sensores encontra-se apresentada. A diversidade na sua provável utilização aliada as suas características de sensibilidade e estabilidade, indicou que é grande o potencial de aplicação prática destes dispositivos

COSTA JÚNIOR, Antônio Eufrázio. Nano-híbridos baseados em complexos de ftalocianina derivados do cardanol, óxido de grafeno e magnetita. 2017. 92 f. Tese (Doutorado em Química)–Universidade Federal do Cará, Fortaleza, 2017. / Submitted by José Orlando Soares de Oliveira (orlando.soares@bol.com.br) on 2017-09-26T12:04:05Z No. of bitstreams: 1 tese ANTONIO EUFRAZIO.pdf: 3689458 bytes, checksum: 342e0aa4ef754fd440716202f8541855 (MD5) / Approved for entry into archive by Jairo Viana (jairo@ufc.br) on 2017-10-05T23:44:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 tese ANTONIO EUFRAZIO.pdf: 3689458 bytes, checksum: 342e0aa4ef754fd440716202f8541855 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-05T23:44:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese ANTONIO EUFRAZIO.pdf: 3689458 bytes, checksum: 342e0aa4ef754fd440716202f8541855 (MD5) Previous issue date: 2017 / The phthalocyanines are synthetic macromolecules made up of planar heterocycles formed by four isoindole units linked by nitrogen through a nitrogen bridge. The aromatic rings of the macrocycle give the compound high density electronics due to one π conjugated system of 18 electrons. The main properties of phthalocyanines are: high thermal stability, photoconductivity, electric semiconduvidade, highly conjugated electronic structure, low solubility in a wide variety of organic solvents. This set allows its use and application; including its metal analogues in various industries like paint industry and pigments, photosensitizers, electronic sensors, photo catalysis, photodynamic therapy, photovoltaics, semiconductor and electronic systems that operate at low frequencies. Thus, aiming to make the most of optical and electrical properties of this class of molecules, this paper proposes synthesizing phtalocyanines derived from cardanol, the main by-product of agribusiness cashew nuts, and combines them with graphene oxide, material of high performance, doped with magnetic nanoparticles, producing new nanomaterials with high dielectric property. The phthalocyanines have been synthesized by two routes: conventional route and microwave irradiation. This one showed the highest yields compared the conventional method of 14.70; 9.59; 111.42 and 14.54% for the metallated phthalocyanines with Co, Cu, Ni and Zn, respectively. The products were characterized by the techniques 1H NMR, GC-MS, UV-Vis, FT-IR and TGA. The nanohybrids were characterized by FT-IR, TGA, DSC, their dielectric properties were verified by impedance spectroscopy and the magnetic behavior by hysteresis. For all nanomaterials studied, significant improvements were observed in the dielectric properties of nanohybrids when compared with the complexes analyzed separately. The magnetization values obtained for the hybrid materials were slightly lower than those of the pure magnetite. The lowest value found was 42 emu • g-1 (GO@Fe3O4/CoPc)) and 53.48% for GO@Fe3O4/NiPc. The nano-hybrids OG @Fe3O4/[Cu(Pc)] showed an increase in the values of permittivity and conductivity of 1,2 – 627 and 1.5 x 10-7 – 1.8 x 10-4 Ω-1 m-1. Therefore there was a real increase in the properties of de 5.2 x 104% (ε'r) e 2.7x 107 (σ) / As ftalocianinas são macromoléculas sintéticas constituídas de heterocíclicos planares, formadas por quatro unidades isoindol ligadas por nitrogênio através de pontes de azoto. Os anéis aromáticos do macrociclo conferem ao composto uma alta densidade eletrônica devido ao um sistema π conjugado de 18 elétrons. As principais propriedades das ftalocianinas são: elevada estabilidade térmica, fotocondutividade, semiconduvidade elétrica, estrutura eletrônica altamente conjugada, baixa solubilidade em uma grande variedade de solventes orgânicos. Esse conjunto permite sua utilização e aplicação, incluindo seus análogos metálicos, em diversos setores como indústria de tintas e pigmentos, fotosensibilizadores, sensores eletrônicos, fotocatálises, terapia fotodinâmica, células fotovoltaicas, semicondutores e sistemas eletrônicos que operam em baixas frequências. Assim, visando aproveitar ao máximo as propriedades ópticas e elétricas dessa classe de moléculas, este trabalho propõe sintetizar ftalocianinas derivado do cardanol, principal subproduto do agronegócio da castanha do caju, e combiná-las com óxido de grafeno, material de elevada performance, dopados com nanopartículas magnéticas, produzindo novos nanomateriais com elevadas propriedades dielétricas. As ftalocianinas foram sintetizadas por duas vias: via convencional e irradiação de micro-ondas. Este apresentou os maiores rendimentos quando comparados ao método convencional de 14,70; 9,59; 111,42 e de 14,54% para as ftalocianinas metaladas com Co, Cu, Ni e Zn respectivamente. Os produtos foram caracterizados pelas técnicas de RMN- 1H, GC-EM, UV-Vis, FT-IR, e TGA. Os nano-híbridos foram caracterizados por FT-IR, TGA, DSC, suas propriedades dielétricas foram verificadas por espectroscopias de impedância e o comportamento magnético por histerese. Para todos os nanomateriais estudados, foram observadas melhorias significativas nas propriedades dielétricas dos nano-híbridos quando comparados com os complexos analisados separadamente. Os valores de magnetização obtidos para os materiais híbridos foram ligeiramente menores do que os da magnetita pura. O menor valor encontrado foi de 42 emu • g-1 (OG@Fe3O4/CoPc) e de 53,48 emu • g-1para o OG@Fe3O4/NiPc. O nano-híbridos OG@Fe3O4/[Cu(Pc)], apresentou aumento noss valores de permissividade e de condutividade de 1,2 – 627 e 1,5 x 10-7 – 1,8 x 10-4 Ω-1 m-1. Portanto houve um aumento real nas propriedades de 5,2 x 104% (ε'r) e 2,7x 107 (σ)

MORAIS. J. E. V. Estudo experimental e numérico de antena ressoadora dielétrica (DRA) baseada em Sr2CoNbO6. 2014. 99 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Teleinformática) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-02-27T18:05:08Z No. of bitstreams: 1 2014_dis_jevmorais.pdf: 4712454 bytes, checksum: ee61668e4d5aeb05b3eb3200bbb89387 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-03-04T16:17:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_dis_jevmorais.pdf: 4712454 bytes, checksum: ee61668e4d5aeb05b3eb3200bbb89387 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-04T16:17:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_dis_jevmorais.pdf: 4712454 bytes, checksum: ee61668e4d5aeb05b3eb3200bbb89387 (MD5) Previous issue date: 2014-01-24 / The purpose of this work was to study the dielectric properties in Radio Frequency ( RF) and microwave compound Sr 2 CoNbO 6 ( SCNO ) adding with titanium oxide ( TiO 2 ) in percentages ranging from 15 % to 22 % by mass. The SCNO is a double perovskite , which was prepared by the met hod of solid state reaction . The samples were characterized structurally by x - ray diffraction (XRD ). The method used to obtain the desired phase was by Rietveld refinement , showed that formant type cubic symmetry pm3m. The dielectric properties : dielectr ic constant ( ε ' ) and dielectric loss ( tg δ ) were measured at room temperature in the frequency range of 100 KHz to 2GHz , showed that the permittivity decreases with frequency below 50 MHz the dielectric constant is very high and above 1GHz appears low. The picnometry performed showed that the relative densities were all above 9 0 %. For the study of microwave stay full it was applied the method of Hak ki Coleman, which showed growth of the dielectric permittivity with increasing concentration of TiO 2 ( 14 - 52) a nd loss tangent ranging from 10 - 1 - 10 - 4 . The temperature coefficient of resonant frequency ( τ f) showed that SCNO τ f has a negative ( - 634ppm/oC) . With the addition of TiO 2 τ f showed positive results. The numerical simulation of the dielectric res onator antenna ( DRA ) based on SCNO and added with TiO 2 was performed with HFSS ® and the results were q uite consistent with the experiments . The low gain and a small presented to the SCNO efficiency was improved substantially with the addition of TiO 2 . These properties can be improved with a proposal for a new geometry for dielectric res o nator antenna ( D RA ) and with addition of TiO 2 in new percentages for analysis of dielectric properties and parameters of antennas / Temos como objetivo neste trabalho estudar as propriedades dielétricas em rádio frequência (RF) e micro-ondas do composto Sr2CoNbO6 (SCNO) adicionando com o óxido de titânio (TiO2) em porcentagens variando de 15% a 22% em massa. O SCNO é uma perovskita dupla, que foi preparado através do método de reação do estado sólido. As amostras foram caracterizadas estruturalmente através da difração de raio – X (DRX). O método utilizado para obtenção da fase desejada foi realizada através do refinamento de Rietveld, que mostrou estrutura de simetria cúbica do tipo pm3m. As propriedades dielétricas: constante dielétrica (ε’) e fator de perda dielétrica (tgδ) foram medidas à temperatura ambiente na faixa de frequência de 100KHz a 2GHz e mostraram que a permissividade diminui com a frequência. Abaixo de 50MHz a constante dielétrica se apresenta alta e acima de 1GHz se apresenta baixa. A picnometria realizada mostrou que as densidades relativas ficaram todas acima de 80%. Para que o estudo de micro-ondas ficasse completo aplicamos o método de Hakki Coleman, que mostrou crescimento da permissividade dielétrica com o aumento da concentração de TiO2 (14 – 52)e perdas dielétricas variando de 10-2 - 10-4 . O coeficiente de temperatura da frequência de ressonância (τf) mostrou que o SCNO apresenta τf negativo (-634ppm/oC). Com a adição do TiO2 o τf passou a apresentar valores positivos. A simulação numérica de uma antena ressoadora dielétrica (DRA) baseada no SCNO e adicionada com TiO2 foi realizada através do software HFSS® e os resultados se apresentaram bastante concordantes com os experimentos. O baixo ganho e uma pequena eficiência apresentada para o SCNO puro foi melhorado substancialmente com a adição do TiO2. Estas propriedades podem ser melhoradas com uma proposta de uma nova geometria para a (DRA) e com adição do TiO2 em novas porcentagens para análises de propriedades dielétricas e parâmetros de antenas.

NASCIMENTO, João Paulo Costa do. Estudo dos Efeitos da Adição de Zn2+ e de Íons Terras-Raras nas Propriedades Dielétricas e de Luminescência da Matriz Cerâmica Lanbo4. 2014. 81 f. Dissertação (Mestrado em química)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2014. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-06-02T18:00:57Z No. of bitstreams: 1 2014_dis_jpcnascimento.pdf: 3867260 bytes, checksum: a43b3c86b0d84d66400215ddf8961d74 (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa (jairo@ufc.br) on 2016-06-06T19:57:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_dis_jpcnascimento.pdf: 3867260 bytes, checksum: a43b3c86b0d84d66400215ddf8961d74 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-06T19:57:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_dis_jpcnascimento.pdf: 3867260 bytes, checksum: a43b3c86b0d84d66400215ddf8961d74 (MD5) Previous issue date: 2014 / With the rapid growth of wireless technologies, the telecommunications industry has constantly searching materials having excellent dielectric characteristics to be based on new devices. Due to this ever increasing demand, research for new and improved ceramic materials have occupied prominent place in the interest of the scientific community worldwide. The use of ceramic materials in search of fluorescent materials also has received attention, since such materials have several applications, such as lasers; light emitting diode (LED); as a source of light sensors; optical data storage and even in the medical field. In this work were studied the properties of LaNbO4 (LNO) matrix modified by adding of ZnO and also by doping with rare-earth ions erbium; ytterbium and thulium. The pure and doped LaNO4 samples were obtained by solid state reaction method using oxide precursor followed by heat treatment, while samples with ZnO was obtained by adding of determined quantity of latter on the LNO. The results of x-ray diffraction and Raman spectroscopy confirmed the formation of the ceramic phase LNO and the values of the dielectric properties obtained of this material were close to the values of the literature. The numerical simulation realized for LNO presented good gain value and a high efficiency, showing that this material can act as a DRA. About the addition of zinc, the x-ray diffraction showed that practically not occured significant changes in the diffraction pattern of LNO phase, being that regarding the dielectric properties was observed that the addition caused increase in the values of the permittivity and loss tangent nonlinearly with the increasing of the concentration of zinc. In the systems containing rare-earth ions the X-ray diffraction and Raman spectroscopy indicated that the dopant ions entered on the crystalline lattice of LNO phase. In the fluorescence were observed bands in the green and red region for the system with Er3+ and Yb3+ , concerning the transitions between the 4f orbitals of Er3+ . While for the system with Er3+ , Yb3+ and Tm3+ were observed bands in the ultraviolet region; blue; green; red and infrared originated of transitions that occur in the 4f orbitals of Er3 + and in the 4f orbitals of Tm3+. / Com o rápido crescimento de tecnologias sem fio, a indústria de telecomunicações tem buscado constantemente materiais que possuam excelentes características dielétricas para ser à base de novos dispositivos. Devido a essa demanda sempre crescente, pesquisas em busca de novos e melhores materiais cerâmicos têm ocupado cada vez mais lugar de destaque no interesse da comunidade científica mundial. O uso de materiais cerâmicos em busca de materiais fluorescentes também vem recebendo destaque, já que materiais desse tipo apresentam diversas aplicações, tais como lasers; diodo emissor de luz (LED); como fonte de luz sensores; estocagem de dados óticos e até mesmo na área médica. Neste trabalho foram estudados as propriedades da matriz cerâmica LaNbO4 (LNO) modificada pela adição de ZnO e também pela dopagem com íons terras-raras érbio; itérbio e túlio. As amostras de LNO e dopadas foram obtidas através do método reacional do estado sólido utilizando óxidos precursores seguido de tratamento térmico, enquanto as amostras com ZnO foram obtidas através da adição de determinada quantidade de massa deste sobre o LNO. Os resultados de difração de Raios-X e espectroscopia Raman confirmaram a obtenção da fase cerâmica LNO e os valores das propriedades dielétricas desse material foram próximos da literatura. A simulação numérica realizada para o LNO apresentou bom valor de ganho e alta eficiência, mostrando que esse material pode atuar como DRA. Quanto à adição de ZnO, a difração de Raios-X mostrou que praticamente não houve mudanças no padrão de difração da fase LNO. Já com relação às propriedades dielétricas foi observado que essa adição causou aumento nos valores de permissividade e tangente de perda de forma não linear com o aumento da concentração de zinco. Nos sistemas contendo íons terras-raras a difração Raios-X e espectroscopia Raman indicaram que os íons dopantes entraram na estrutura cristalina da fase LNO. Na fluorescência foram observadas bandas na região do verde e vermelho para as amostras com Er3+ e Yb3+, referentes às transições dos orbitais 4f do Er3+. Enquanto que para o sistema com Er3+, Yb3+ e Tm3+ foram observadas bandas nas regiões do ultra-violeta; azul; verde; vermelho e infravermelho originadas das transições dos orbitais 4f do Er3+ e 4f do Tm3+.

Investigamos a passivação superficial do Germânio visando ao uso em Nanoeletrônica, que requer: (i) preparação de uma superfície plana e isenta de contaminantes e (ii) crescimento ou deposição de um dielétrico termodinamicamente estável em contato com o substrato nos ambientes e temperaturas usuais na fabricação de dispositivos. Na primeira etapa do estudo, testamos diferentes hidrácidos halogênicos associados com água deionizada (DI) e soluções oxidantes para remover o óxido de germânio nativo, invariavelmente formado quando da exposição do substrato ao ambiente. Utilizando espectroscopia de fotoelétrons, observamos que HF, HBr e HCl em alta concentração removem o óxido nativo, restando uma pequena quantidade de O e C sobre a superfície. Oxigênio foi removido com aquecimento em ultra-alto vácuo a 400°C durante 30 min, porém esse procedimento não eliminou completamente o C. Verificamos que H2O2 oxida a superfície, porém produz GeOx (x < 2), e DI remove GeO2, porém não remove GeOx. O procedimento: (i) imersão em HF 40% durante 5 min e (ii) jato de DI produz superfície livre de óxido e com rugosidade aceitável para uso em nanoeletrônica. Na segunda etapa do estudo, partimos para oxidação térmica do Ge e tratamentos térmicos pós-oxidação em ambientes reativos (O2 e NH3) com vistas à formação de filmes finos dielétricos. Utilizando espectrometria de retroespalhamento Rutherford e microscopia de força atômica, observamos que oxidar o Ge em 100 mbar de O2 seco e acima de 500°C provoca evidente sublimação do óxido. Análise com reações nucleares combinadas com tratamento térmico em 18O2 evidenciou a existência de defeitos na superfície do óxido e junto à interface com o substrato; a nitretação proposta (120 mbar de 15NH3 durante 120 min a 500°C) incorpora pequena quantidade de N ao longo de toda a espessura do óxido. Esses resultados, em particular no que se refere ao transporte atômico de O e N, contribuem para a compreensão dos processos potencialmente úteis do ponto de vista tecnológico, mas que na literatura existente são apresentados de modo bastante divergente. / We investigated the surface passivation of Germanium aiming at applications in nanoelectronics, which requires: (i) the preparation of a clean and smooth surface and (ii) the growth or deposition of a dielectric that is thermodinamically stable in contact with the substrate in the temperatures and environments found in device fabrication. In the first part of this study, we tested different hydrogen halides associated with deionized water (DI) and oxidizing solutions to remove native germanium oxide, invariably formed due to substrate exposure to the ambient. Using photoelectron spectroscopy, we observed that HF, HBr, and HCl in high concentration remove the native oxide, leaving a small amount of residual O and C on the surface. Oxygen was removed by heating to 400°C for 30 min in ultra high vacuum; this procedure, however, did not eliminate C completely. We verified that H2O2 oxidizes the substrate surface, producing GeO2 and GeOx (x < 2), and DI removes GeO2 but does not remove GeOx. The procedure: (i) immersion in HF 40% for 5 min and (ii) DI rinse produces a surface that is free of oxide and whose roughness is acceptable for nanoelectronics. In the second part of this study, we did thermal oxidation and reactive post-oxidation thermal annealing in O2 and NH3 aiming at thin dielectric films. Using Rutherford backscattering spectrometry and atomic force microscopy we observed that oxidizing Ge under 100 mbar of dry O2 above 500°C leads to sublimation of the oxide. Nuclear reaction analysis combined with thermal annealing in 18O2 evidenced defects in the oxide surface and at the oxide/semiconductor interface; the proposed nitridation (120 mbar of 15NH3 for 120 min at 500°C) introduces a small amount of N over the whole oxide thickness. These results, particularly with respect to the atomic transport of O and N, contribute to the mechanistic understanding of the processes that are potentially useful in technology but appear in a conflicting manner in the current scientific literature.

OLIVEIRA, Rinaldo e Silva de. Estudo da Relaxação de "Cole-Cole" em Função da Frequência e da Temperatura em Dielétricos Lineares. 2006. 93 f. Tese (Doutorado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2006. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2015-05-29T18:53:41Z No. of bitstreams: 1 2006_tese_rsoliveira.pdf: 1864208 bytes, checksum: b6850626e644d78e688976cacb59823e (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2015-05-29T19:31:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2006_tese_rsoliveira.pdf: 1864208 bytes, checksum: b6850626e644d78e688976cacb59823e (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-29T19:31:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2006_tese_rsoliveira.pdf: 1864208 bytes, checksum: b6850626e644d78e688976cacb59823e (MD5) Previous issue date: 2006 / A relaxação de Cole-Cole é amplamente utilizada da descrição de diversos sistemas, principalmente na relaxação dielétrica. A descrição é feita através de uma equação demonstrada empiricamente, a equação da função dielétrica. Neste trabalho foi feita uma demonstração semi-empírica da equação da função dielétrica na relaxação de Cole-Cole, através das relações de Kramers-Kroning e de um estudo da função distribuição de tempos de relaxação. Foi proposto também um outro circuito que descreve a relaxação de Cole-Cole, onde todos os seus elementos são reais, permitindo assim uma melhor compreensão da distribuição e da relaxação de Cole-Cole. Este circuito foi aplicado no estudo da relaxação capacitiva em um biopolímero (Quitosana). Neste trabalho foi desenvolvido uma metodologia que foi utilizada na obtenção da função dielétrica em função da freqüência e da temperatura. Esta metodologia foi aplicada no estudo da relaxação dielétrica de um biopolímero (quitosana) e uma cerâmica (CaCu3Ti4O12) , em função da freqüência e da temperatura.

Investigamos a passivação superficial do Germânio visando ao uso em Nanoeletrônica, que requer: (i) preparação de uma superfície plana e isenta de contaminantes e (ii) crescimento ou deposição de um dielétrico termodinamicamente estável em contato com o substrato nos ambientes e temperaturas usuais na fabricação de dispositivos. Na primeira etapa do estudo, testamos diferentes hidrácidos halogênicos associados com água deionizada (DI) e soluções oxidantes para remover o óxido de germânio nativo, invariavelmente formado quando da exposição do substrato ao ambiente. Utilizando espectroscopia de fotoelétrons, observamos que HF, HBr e HCl em alta concentração removem o óxido nativo, restando uma pequena quantidade de O e C sobre a superfície. Oxigênio foi removido com aquecimento em ultra-alto vácuo a 400°C durante 30 min, porém esse procedimento não eliminou completamente o C. Verificamos que H2O2 oxida a superfície, porém produz GeOx (x < 2), e DI remove GeO2, porém não remove GeOx. O procedimento: (i) imersão em HF 40% durante 5 min e (ii) jato de DI produz superfície livre de óxido e com rugosidade aceitável para uso em nanoeletrônica. Na segunda etapa do estudo, partimos para oxidação térmica do Ge e tratamentos térmicos pós-oxidação em ambientes reativos (O2 e NH3) com vistas à formação de filmes finos dielétricos. Utilizando espectrometria de retroespalhamento Rutherford e microscopia de força atômica, observamos que oxidar o Ge em 100 mbar de O2 seco e acima de 500°C provoca evidente sublimação do óxido. Análise com reações nucleares combinadas com tratamento térmico em 18O2 evidenciou a existência de defeitos na superfície do óxido e junto à interface com o substrato; a nitretação proposta (120 mbar de 15NH3 durante 120 min a 500°C) incorpora pequena quantidade de N ao longo de toda a espessura do óxido. Esses resultados, em particular no que se refere ao transporte atômico de O e N, contribuem para a compreensão dos processos potencialmente úteis do ponto de vista tecnológico, mas que na literatura existente são apresentados de modo bastante divergente. / We investigated the surface passivation of Germanium aiming at applications in nanoelectronics, which requires: (i) the preparation of a clean and smooth surface and (ii) the growth or deposition of a dielectric that is thermodinamically stable in contact with the substrate in the temperatures and environments found in device fabrication. In the first part of this study, we tested different hydrogen halides associated with deionized water (DI) and oxidizing solutions to remove native germanium oxide, invariably formed due to substrate exposure to the ambient. Using photoelectron spectroscopy, we observed that HF, HBr, and HCl in high concentration remove the native oxide, leaving a small amount of residual O and C on the surface. Oxygen was removed by heating to 400°C for 30 min in ultra high vacuum; this procedure, however, did not eliminate C completely. We verified that H2O2 oxidizes the substrate surface, producing GeO2 and GeOx (x < 2), and DI removes GeO2 but does not remove GeOx. The procedure: (i) immersion in HF 40% for 5 min and (ii) DI rinse produces a surface that is free of oxide and whose roughness is acceptable for nanoelectronics. In the second part of this study, we did thermal oxidation and reactive post-oxidation thermal annealing in O2 and NH3 aiming at thin dielectric films. Using Rutherford backscattering spectrometry and atomic force microscopy we observed that oxidizing Ge under 100 mbar of dry O2 above 500°C leads to sublimation of the oxide. Nuclear reaction analysis combined with thermal annealing in 18O2 evidenced defects in the oxide surface and at the oxide/semiconductor interface; the proposed nitridation (120 mbar of 15NH3 for 120 min at 500°C) introduces a small amount of N over the whole oxide thickness. These results, particularly with respect to the atomic transport of O and N, contribute to the mechanistic understanding of the processes that are potentially useful in technology but appear in a conflicting manner in the current scientific literature.

Investigamos a passivação superficial do Germânio visando ao uso em Nanoeletrônica, que requer: (i) preparação de uma superfície plana e isenta de contaminantes e (ii) crescimento ou deposição de um dielétrico termodinamicamente estável em contato com o substrato nos ambientes e temperaturas usuais na fabricação de dispositivos. Na primeira etapa do estudo, testamos diferentes hidrácidos halogênicos associados com água deionizada (DI) e soluções oxidantes para remover o óxido de germânio nativo, invariavelmente formado quando da exposição do substrato ao ambiente. Utilizando espectroscopia de fotoelétrons, observamos que HF, HBr e HCl em alta concentração removem o óxido nativo, restando uma pequena quantidade de O e C sobre a superfície. Oxigênio foi removido com aquecimento em ultra-alto vácuo a 400°C durante 30 min, porém esse procedimento não eliminou completamente o C. Verificamos que H2O2 oxida a superfície, porém produz GeOx (x < 2), e DI remove GeO2, porém não remove GeOx. O procedimento: (i) imersão em HF 40% durante 5 min e (ii) jato de DI produz superfície livre de óxido e com rugosidade aceitável para uso em nanoeletrônica. Na segunda etapa do estudo, partimos para oxidação térmica do Ge e tratamentos térmicos pós-oxidação em ambientes reativos (O2 e NH3) com vistas à formação de filmes finos dielétricos. Utilizando espectrometria de retroespalhamento Rutherford e microscopia de força atômica, observamos que oxidar o Ge em 100 mbar de O2 seco e acima de 500°C provoca evidente sublimação do óxido. Análise com reações nucleares combinadas com tratamento térmico em 18O2 evidenciou a existência de defeitos na superfície do óxido e junto à interface com o substrato; a nitretação proposta (120 mbar de 15NH3 durante 120 min a 500°C) incorpora pequena quantidade de N ao longo de toda a espessura do óxido. Esses resultados, em particular no que se refere ao transporte atômico de O e N, contribuem para a compreensão dos processos potencialmente úteis do ponto de vista tecnológico, mas que na literatura existente são apresentados de modo bastante divergente. / We investigated the surface passivation of Germanium aiming at applications in nanoelectronics, which requires: (i) the preparation of a clean and smooth surface and (ii) the growth or deposition of a dielectric that is thermodinamically stable in contact with the substrate in the temperatures and environments found in device fabrication. In the first part of this study, we tested different hydrogen halides associated with deionized water (DI) and oxidizing solutions to remove native germanium oxide, invariably formed due to substrate exposure to the ambient. Using photoelectron spectroscopy, we observed that HF, HBr, and HCl in high concentration remove the native oxide, leaving a small amount of residual O and C on the surface. Oxygen was removed by heating to 400°C for 30 min in ultra high vacuum; this procedure, however, did not eliminate C completely. We verified that H2O2 oxidizes the substrate surface, producing GeO2 and GeOx (x < 2), and DI removes GeO2 but does not remove GeOx. The procedure: (i) immersion in HF 40% for 5 min and (ii) DI rinse produces a surface that is free of oxide and whose roughness is acceptable for nanoelectronics. In the second part of this study, we did thermal oxidation and reactive post-oxidation thermal annealing in O2 and NH3 aiming at thin dielectric films. Using Rutherford backscattering spectrometry and atomic force microscopy we observed that oxidizing Ge under 100 mbar of dry O2 above 500°C leads to sublimation of the oxide. Nuclear reaction analysis combined with thermal annealing in 18O2 evidenced defects in the oxide surface and at the oxide/semiconductor interface; the proposed nitridation (120 mbar of 15NH3 for 120 min at 500°C) introduces a small amount of N over the whole oxide thickness. These results, particularly with respect to the atomic transport of O and N, contribute to the mechanistic understanding of the processes that are potentially useful in technology but appear in a conflicting manner in the current scientific literature.

Neste trabalho foi desenvolvido um dispositivo, denominado forno de indução eletromagnética (FIE), que permite trabalhar em altas temperaturas ~ 1900oC e com vácuo dinâmico equivalente a uma pressão parcial de oxigênio PO2 ~ 10-10 atm. Durante os experimentos de calibração do FIE, foram estudadas amostras de um composto binário de Y2O3 com 3% em mol de ZrO2, cujo pó foi obtido por mistura de óxidos. As amostras foram conformadas por prensagem uniaxial de 50 MPa, seguida de prensagem isostática a 350 MPa por 10 minutos e submetidas à sinterização em temperaturas superiores a 1800oC, resultando em transparência superior a 60% para comprimentos de onda em torno de 800 nm. Posteriormente, um composto quaternário de BaTi0.85Zr0.15O3 foi produzido por mistura de óxidos e calcinação a 1200oC. As amostras foram então conformadas seguindo a mesma metodologia da Y2O3, posteriormente sinterizadas entre 1250oC a 1400oC, com patamares de 1 h e 3 h. As amostras preparadas no FIE foram submetidas a uma pressão parcial de oxigênio de ~ 10-7 atm, enquanto outro conjunto de amostras foi sinterizado em um forno elétrico convencional (FEC) com atmosfera aberta para comparação. Foram realizadas caracterizações microestruturais aplicando-se as técnicas de difração de raios X, BET, EDX, microscopia eletrônica de varredura, além de caracterização elétrica por espectroscopia de impedância. Destas caracterizações verificou-se a obtenção de partículas do pó de BaTi0.85Zr0.15O3 com tamanho médio de 110 nm. O tamanho médio dos grãos nas microestruturas variou entre 4 e 30 &microm nas amostras fabricadas em FEC, enquanto nas amostras fabricadas em FIE o tamanho foi em torno de 250 nm. Para as amostras feitas no FEC, a resposta dielétrica dos grãos evidenciou o cumprimento da lei de Curie-Weiss conforme o modelamento bricklayer feito no programa Zview, porém foi observada anomalia dielétrica para medidas de permissividade em temperaturas maiores do que 96oC. O material feito no FIE não apresentou comportamento ferroelétrico no intervalo de temperatura estudado de -243 - 137oC, mas foi evidenciado um comportamento típico de material varistor. Considerando a relação entre as propriedades macro e microscópicas no modelo bricklayer, a ferroeletricidade e a variação da anomalia dielétrica são discutidas em função do tamanho de grãos para as amostras feitas no FEC. Com base no modelo de Pike para varistores, o comportamento varistor do material feito no FIE é discutido em função dos defeitos causados pela baixa pressão parcial de oxigênio ~ 10-7 atm. / In this work it has been developed a device, called electromagnetic induction furnace (EIF), which allow us to work at high temperatures ~ 1900oC and under dynamic vacuum equivalent to partial pressure of oxygen PO2 ~ 10-10 atm. During the calibration experiments of the EIF, it was studied a binary compound of Y2O3 with 3 mol% of ZrO2 which was obtained by mixing oxides. The samples were processed by uniaxial pressing 50 MPa followed by isostatic pressing at 350 MPa for 10 minutes and submitted to sintering at temperatures above 1800 oC, resulting in transparency greater than 60% for wavelengths around 800 nm. After, a quaternary compound of BaTi0.85Zr0.15O was produced by mixing oxides and calcination at 1200 oC. Then the samples were shaped according to the same methodology of the Y2O3 subsequently sintered between 1250oC to 1400 oC, with 1 h and 3 h baseline. The samples prepared in the EIF were submitted to oxygen partial pressure of ~ 10-7 atm, while another samples set was sintered in a conventional electric furnace (CEF) with open atmosphere for comparison. Microstructural characterizations were performed by applying the techniques of X-ray diffraction, BET, EDS, SEM, and electrical characterization by impedance spectroscopy. In these characterizations were obtained powder particles of BaTi0.85Zr0.15O3 with an average size of 110 nm. The average grain size in the microstructures ranged between 4 and 30 &microm in the samples fabricated in CEF, but in the samples manufactured in EIF the size has been around 250 nm. For samples made in the CEF, the dielectric response of the grains showed the fulfillment of the Curie-Weiss law according to the bricklayer model made in the Zview program, but was observed dielectric anomaly on measurements of permittivity at temperatures higher than 96 oC. The material made in EIF does not showed ferroelectric behavior in the studied temperature range -243 - 137 oC, but was shown a typical behavior of varistor material. Considering the relationship between macroscopic and microscopic properties in the bricklayer model, the ferroelectricity and the dielectric anomaly variation are discussed at function of the grain size for samples made in CEF. Based on the model of Pike for varistors, the varistor behavior of the material made in EIF is discussed in terms of defects caused by low oxygen partial pressure ~ 10-7 atm.