Este trabalho descreve o estudo de filmes de carbeto de silício (SiC) depositados sobre substratos de silício e carbono vítreo por meio de sputtering de um alvo de SiC com pureza de 99,5%, localizado sobre o catodo magnetron de uma descarga de rádio-freqüência do gás argônio. As deposições foram realizadas variando-se a potência entre 100W e 500W, temperatura de substrato entre 100C e 500C e o tempo de deposição entre 15min e 60min. Durante as deposições a pressão de trabalho e a vazão argônio foram mantidas constantes em 3x10-3 Torr e 45 sccm, respectivamente. Os filmes depositados foram analisados por meio das técnicas de infra-vermelho por transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia Raman, Retroespalhamento de Rutherford (RBS), perfilometria e levantamento de curvas de capacitância em função da tensão (C-V) e condutância em função da tensão (G-V). As análises FTIR identificaram bandas características à SiC nos filmes depositados, enquanto que os espectros Raman mostraram bandas correspondentes de SiC, Si, e C amorfos, sendo que em alguns casos houve tendência à cristalização. A análise RBS mostrou que a quantidade de Si e C na maioria dos filmes estão muito próximos, apontando para filmes estequiométricos, além de detectar impurezas como N e O. A caracterização elétrica mostrou, por meio de curvas C-V e G-V, uma significante corrente de fuga na região de acumulação. A fim de se investigar uma maneira de reduzir esta corrente de fuga, parte dos filmes depositados foram submetidos ao processo de recozimento a uma temperatura de 1000C, em atmosfera de nitrogênio, durante 60 min. Os resultados indicaram que o processo de recozimento promoveu uma drástica redução na corrente de fuga.

Apresentamos neste trabalho uma técnica alternativa para a obtenção de filmes finos de silício amorfo hidrogenado (&#945-Si:H). Nós depositamos &#945-Si:H em um sistema de deposição que utiliza descarga luminescente a baixas freqüências (60Hz). Para tanto, nós projetamos todo o reator para que este objetivo pudesse ser atingido. Os filmes obtidos por nós mostram propriedades ópticas e eletrônicas bastante próximas aquelas dos filmes produzidos pela técnica convencional de descarga luminescente a radiofreqüência (13,56 MHz). A temperatura do substrato ótima para a técnica de descarga luminescente a baixas freqüências está na faixa 150-170&#176C, em torno de 100&#176C menor do que aquela usada para radiofreqüência. Neste trabalho nós apresentamos medidas das propriedades dos filmes, incluindo condutividade no escuro, fotocondutividade, comprimento de difusão ambipolar, absorção no infra-vermelho, gap óptico, e densidade de defeitos de níveis profundos. Para realizar parte destas medidas, nós construímos sistemas experimentais de caracterização exclusivos para o &#945-Si:H. / In this work we present an alternative technique for producing hydrogenated amourphous silicon thin films (&#945-Si:H). We deposited &#945-Si:H in a low-frequency (60 Hz) glow-discharge deposition system. For this purpose, we designed completely the reactor. The films we produced show electronic and optical properties nearly equivalent to those of films prepared by the conventional radio-frequency (13,56 MHz) glow-discharge technique. The optimal substrate temperature for the low-frequency glow-discharge technique is 150-170&#176C, about 100&#176C lower than that radio-frequency. In this work, we report measurements of film properties, including dark conductivity, photoconductivity, ambipolar diffusion lenght, infrared absorption, optical band gap, and deep defect density. To do these measurements, we assembled experimental systems used to characterize &#945-Si:H.

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No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_AnaliseProcessoDifusao.pdf: 3756310 bytes, checksum: 8cd34e08049654cc3893cc5bef63c613 (MD5) Previous issue date: 1999-02-02 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / FAPESP - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo / A imposição de uma ampla gama de condições operacionais em processos de fundição e lingotamento tem como decorrência direta a geração de uma diversidade de estruturas de solidificação. Parâmetros estruturais como tamanho de grão e espaçamento interdendrítico são bastante influenciados pelo comportamento térmico do sistema metal/molde durante a solidificação, impondo, conseqüentemente, uma correlação estreita entre este e a microestrutura resultante. As propriedades mecânicas de uma liga em seu estado bruto de solidificação dependem do arranjo microestrutural que se define no processo de solidificação. Nestas condições, tamanho de grão, espaçamentos interdendríticos, eventuais porosidades, produtos segregados e outras fases, é que irão definir o comportamento mecânico da liga, representado por tensões e/ou deformações. Expressões que correlacionam o comportamento mecânico com parâmetros da microestrutura são muito úteis para se buscar uma forma de planejamento prévio das condições de solidificação, em função de um determinado nível de resistência mecânica que se pretenda alcançar, ou seja, estabelecer um caminho de programação da microestrutura e das propriedades mecânicas. Neste particular, a literatura apresenta relações entre o limite de escoamento do material com o tamanho de grão, como a conhecida equação de Hall-Petch. Este trabalho avança nessa direção na busca de relações entre comportamento mecânico no campo plástico, espaçamentos dendríticos secundários e condições de solidificação. Para a análise de uma importante variável da solidificação em moldes de boa difusividade de calor, qual seja o coeficiente de transferência de calor metal/molde (hi), foram escolhidas como base de estudo ligas do sistemas Sn-Pb com composições Sn- 5% Pb, Sn- 10% Pb; Sn- 20% Pb; Sn- 38,1% Pb (eutética) além do elemento estanho. Essa escolha decorreu da facilidade de manipulação dessas ligas em laboratório e principalmente por possuírem propriedades termofisicas conhecidas. Neste particular foram investigadas as influências das seguintes condições operacionais sobre hi, espessura do molde, superaquecimento do metal líquido e magnitude do intervalo de solidificação. O confronto de resultados experimentais relativos à distribuição de temperaturas no metal e no molde durante a solidificação e resultados de simulação com um modelo numérico permitiram a obtenção de expressões, para cada caso, relacionando hi em função do tempo. Foi também analisada a transferência de calor da superfície externa do molde para o meio ambiente e desenvolvidas expressões que correlacionam o coeficiente de "transferência de calor molde/ambiente hAmb também em função do tempo. Para a correlação de parâmetros de estrutura dendrítica e propriedades mecânicas foram escolhidas as seguintes ligas do sistema Al-Cu: Al- 4,5% Cu; Al- 15% Cu. A mesma análise referente a h1 e hAmb já mencionada foi estendida a essas ligas incluindo a liga de composição eutética (Al- 33% Cu) e o alumínio puro. Apoiados em resultados de ensaios de solidificação padronizados, espaçamento dendrítico secundário (EDS), e apoiados em modelos matemáticos de transferência de calor e de crescimento dendrítico, desenvolveram-se expressões correlacionando o limite de resistência à tração (σu) e o alongamento específico (δ) como função de variáveis do sistema metal/molde, estabelecendo-se um caminho de programação da estrutura dendrítica e do nível de resistência como função de condições operacionais pré-estabelecidas no processo de solidificação. / Correlation among solidification conditions, microstructure and mechanical behavior / The imposition of a wide range of operational conditions in foudry and static casting generates, as a direct consequence, a diversity of solidification structures. Structural parameters such as grain size and interdendrictic spacings are highly influenced by the thermal behavior of the metal/mold system. during solidification, consequently imposing a close correlation between the described system and the resulting microstructure. The mechanical properties of an alIoy in its crude state of solidification depend on the microstructural arrangement defined in the solidification process. Under the circumstances, the mechanical behavior of the alIoy, represented by stresses and/or strains, wilI be defined by grain size, interdendritic spacings, casual porosities, segregated products and other phases. Expressions correlating the mechanical behavior with microstructural parameters are very useful in order to search for a type of previous planning of the solidification conditions in terms of a determined leveI of mechanical resistance which is intended to be attained, e.g. to settle a way of programming the microstructure and the mechanical properties as well. Particularly, the literature in this field presents relations between the yield strength of the material and the grain size, such as the renowned HalI-Petch's equation. The present work advances in that direction, in search of relations among mechanical behavior in the plastic field, secondary dendritic spacings and solidification conditions. In order to analyze an important variable of solidification in molds with good heat diffusivity, like the metal/mold heat transfer coefficient, alloys of the Sn-Pb system - with compositions Sn- 5%Pb, Sn- 10%Pb, Sn- 20%Pb, Sn- 38,1%Pb (eutectic) - besides the element tin, were chosen. The choice was made because such alloys are easily handled in laboratory and chiefly because their thermophysical properties are well known. Particularly the influences of the following operational conditions on hi were investigated: mold thickness, liquid metal superheating and magnitude of the solidification range. Experimental results related to the distribution of temperatures in metal and mold during solidification, as compared with the results of simulation with a numerical model, made it possible to attain of expressions, for each case, by relating hi in terms of time. Heat transfer from the external surface of the mold to the environment was also analyzed; in the same manner, expressions were developed correlating the mold/environment heat transfer coefficient hAmb in terms of time as well. To correlate parameters of dendritic structures and mechanical properties, the following alloys of the Al-Cu system were chosen: Al- 4,5%Cu; Al- 15%Cu. The same aforementioned analysis referring to hi and hAmb was extended to those alloys including the one of eutectic composition (Al- 33%Cu) and pure aluminum. Based upon results of standardized solidification tests, secondary dendritic spacing ( EDS ) and upon mathematical models of heat transfer and dendritic growth, expressions were developed correlating the ultimate tensile strength (σu) and specific elongation (δ) as a function of variables of the metallmold system. Thus it was a way towards the programming of the dendritic structure and the leveI of resistance as a function of preestablished operational conditions in the solidification process.

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:42:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JulianeCiorcero.pdf: 6092625 bytes, checksum: d6ae5b000ef3bf54c409ce74be787173 (MD5) Previous issue date: 2011-12-19 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This work studied systematically the substitution of Nb2O5 by Sb2O3 in composition of a ternary varistor system and study of calcination of binary and multi-component systems and their relationship microstructure-electric property. In part I of the work, study of substitution of Nb2O5 by Sb2O3, the compositions were prepared by conventional ceramic processing and dried by "spray-dryer" Pellets were produced at 25 MPa and sintering was produced at 1350ºC/ 2h.Increasing the concentration of Sb2O3, the nonlinear behavior of ceramics was reduced, accompanied by the reduction of the breakdown electric field and increased leakage current. With increasing concentration of 0.05% Sb2O3 to 0.5% (mol%), the samples were more porous, suggesting that higher concentrations of Sb2O3 decreases the rate of sintering. This decrease was linked to the increased concentration of tin vacancies that leads to nondensifying processes. In part II, was studied the influence of calcination (700oC, 1000oC and 1200oC) of binary and multi-component systems. The compositions were prepared by the conventional method, with the addition of the calcination process. The samples were comformed at 75 MPa and sintered at 1300oC for systems calcined at 1200oC and 1300oC, and at 1350oC for systems calcined at 700oC and 1000oC. Some studied systems have showed cassiterite phase associated to the SnO phase. With the addition of dopants, there was an increase in density of the systems, and the increase in temperature of sintering also led to a slight increase in density. The addition of chromium to systems calcined at 700oC and 1000oC led to a decrease in the breakdown electric field, with the exception of the systems 99.5% +0.5% Sb2O3 + 0.5% Co3O4 e 99.5% +0.5% Sb2O3 + 0.5% Co3O4 (excess) + 0.05% Cr2O3 (excess), where there was a decrease of breakdown electric field with the addition of chromium, and this can be explained because of their densities. All samples calcined at 1200oC regardless of the composition, showed very similar microstructure, high porosity and small grain size. The sample that presented the best varistor behavior with the lower leakage current was the FCC25% (75% of varistor formulation, 99,4%SnO2. 0,5%Co3O4. 0,05%Nb2O5. 0,05%Cr2O3 and 25% of conductive formulation, 99,0%SnO2. 0,5%Co3O4. 0,5%Sb2O3). / Neste trabalho estudou-se sistematicamente a substituição do Nb2O5 por Sb2O3 na composição de um sistema varistor ternário e estudo da calcinação de sistemas binários e multicomponentes e sua relação microestruturapropriedade elétricas. Na Parte I do trabalho, estudo da substituição do Nb2O5 por Sb2O3, as composições foram preparadas via processamento cerâmico convencional e secadas via “spray-dryer”. A conformação foi realizada a 25 MPa e a sinterização foi realizada a 1350C por 2 horas. Com o aumento da concentração de Sb2O3 o comportamento não linear da cerâmica foi reduzido, acompanhado da redução do campo elétrico de ruptura e aumento da corrente de fuga. Com o aumenta da concentração de Sb2O3 de 0,05% para 0,5% em mol, as amostras apresentaram-se mais porosas, sugerindo que concentrações mais elevadas de Sb2O3 diminuem a taxa de sinterização. Esta diminuição foi associada ao aumento da concentração de vacâncias de estanho que conduz a processos não densificantes. Na parte II, estudou-se a influência da calcinação (700oC, 1000oC e 1200oC) de sistemas binários e multicomponentes. As composições foram preparadas pelo método convencional, com a adição do processo de calcinação. As amostras foram conformadas a 75 MPa e sinterizados a 1300oC para os sistemas calcinados a 1200OC e 1300OC e 1350OC por 2 horas para os sistemas calcinados a 700OC e 1000OC. Alguns sistemas estudados apresentaram a fase cassiterita associada a fase SnO. Com a adição de dopantes ocorreu um aumento na densidade dos sistemas e o aumento da temperatura de sinterização também levou a um leve aumento na densidade. A adição de cromo aos sistemas calcinados a 700OC e 1000OC levou a uma diminuição do campo elétrico de ruptura, com exceção dos sistemas, 9,5%+0,5%Sb2O3 + 0,5% Co3O4 e 99,5%+0,5%Sb2O3 + 0,5% Co3O4 (excesso) + 0,05% Cr2O3 (excesso), onde ocorreu a diminuição do campo elétrico de ruptura com a adição de cromo, podendo isto ser explicado através de suas densidades. Todas as amostras calcinadas a 1200oC, independentemente da composição, apresentaram microestrutura muito semelhantes, apresentaram alta porosidade e pequeno tamanho de grão. A amostra que apresentou o melhor comportamento varistor, com menor corrente de fuga foi a FCC25% (75% da formulação varistora, 99,4%SnO2.0,5%Co3O4. 0,05%Nb2O5.0,05%Cr2O3 e 25% da formulação condutora, 99,0%SnO2. 0,5%Co3O4. 0,5%Sb2O3).

Orientador: Darcy Hiroe Fujii Kanda / Banca: Luiz Francisco Malmonge / Banca: Dante Luis Chinaglia / Resumo: Compósitos poliméricos condutores, também chamados de polímeros condutores extrínsecos, têm sido alvo de intensa pesquisa científica devido ao seu grande potencial de aplicação nos mais diversificados setores industriais. Esses materiais combinam as características de um polímero (leveza, flexibilidade, fácil processamento) com as de cargas condutoras (alta condutividade). O poliuretano derivado de óleo de mamona (PUR) é um polímero obtido pela mistura de pré-polímero e poliol (derivado de óleo de mamona) que apresenta grande potencial para ser utilizado como matriz polimérica em compósitos. Ele possui propriedades equivalentes aos dos poliuretanos (PU) convencionais e tem como vantagem ser um polímero biodegradável e proveniente de fonte renovável. Em relação às cargas condutoras, o negro de fumo (NF) é um dos materiais mais utilizados para esse fim, enquanto que pouco se encontra na literatura sobre o carvão ativado nano em pó (CANP), mesmo possuindo estrutura semelhante e maior condutividade que o NF. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo viabilizar os processos de síntese e fazer a caracterização elétrica dos compósitos poliuretano derivado de óleo de mamona/carvão ativado nano em pó (PUR/CANP) e poliuretano derivado de óleo de mamona/negro de fumo (PUR/NF) na forma de filmes pelo método "casting", mantendo fixa a razão pré-polímero/poliol e variando a fração de volume de CANP e NF. A análise térmica foi feita por Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC), o estudo da condutividade dc e ac foram feitas pelo Método de Duas Pontas (tensão x corrente) (MDP) e pela técnica de Espectroscopia de Impedância Elétrica (EIE), respectivamente, e a análise morfológica foi feita em Microscópio Eletrônico de Varredura com canhão de elétrons por... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Conductive polymer composites, also called extrinsic conducting polymers, has been the subject of intense scientific research due to its great potential for industrial application. These materials combine the characteristics of a polymer (lightness, flexibility, easy processing) with the conductive fillers (high conductivity). The castor oil based polyurethane (PUR) is a polymer obtained from pre-polymer and polyol (based castor oil) mixing which has great potential to be used as matrix polymer in composites. It has properties equivalent to those of conventional polyurethane (PU) and has the advantage of being a biodegradable polymer and from a renewable source. In relation to conductive fillers, carbon black (CB) is one of the most widely used materials for this purpose, while in the literature there are few data about activated carbon nanopowder (ACNP), despite having similar structure and that the higher conductivity than CB. In this context, this work aims to provide the synthesis processes and electrically characterize of composite castor oil based polyurethane/activated carbon nanopowder (PUR/ACNP) and castor oil based polyurethane/carbon black (PUR/CB) in the form of films by casting, keeping the ratio pré-polímero/poliol fixed and varying the volume fraction ACNP and CB. The sample were characterized using Differential Scanning Calorimetry (DSC), Two Points Method (voltage x current) (TPM), Electrical Impedance Spectroscopy (EIS) and Scanning Electron Microscope with electron gun for field emission (FEG-SEM). DSC results showed that the glass transition temperature (Tg) of composites do not depend of type or volume fraction of conductive fillers. The results of electrical analysis showed that the samples of PUR/CB have lower percolation threshold than those of PUR/ACNP (20% vs. 40%). This result is due the distribution... (Summary complete electronic access click below) / Mestre

O sulfeto de cádmio (CdS) é um semicondutor calcogeneto do tipo II-VI com band gap direto de 2,4 eV. Desperta interesse acadêmico e tecnológico na confecção de dispositivos optoeletrônicos e células solares e vem sendo considerado para a fabricação de transistores de filme fino sobre substratos flexíveis. Para que haja avanços nessa área em especial, a construção de transistores a efeito de campo dos tipos P e N em CdS é preciso compreender e controlar a resistividade desse material. Neste trabalho produzimos filmes finos de CdS com cerca de 100 a 500 nm de espessura utilizando a técnica de ablação a laser pulsado (PLD) em 20 a 90 mTorr de argônio. Os filmes foram depositados sobre carbono vítreo, folha de cobre, SiO 2 e poli(tereftalato de etila) (PET). Foram caracterizados por espectrometria de retroespalhamento Rutherford (composição química), difração de raios X (microestrutura), espectroscopia de absorção de raios X (ordem local), fotoluminescência (estados eletrônicos) e medições Van der Pauw e Hall (resistividade, concentração de portadores de carga e mobilidade). Verificamos que há deficiência de enxofre nos filmes depositados nas pressões mais baixas, o que é explicado pelo efeito de self-sputtering durante a PLD. Há incorporação de oxigênio; ao que tudo indica, ele é proveniente do alvo utilizado na deposição dos filmes. Identificamos a estrutura cristalina hexagonal e estimamos tamanho de cristalito em torno de 30 nm. Nas medidas elétricas foi observado comportamento tipo N e diminuição da resistividade (aumento na concentração de portadores de carga) proporcional à carência de enxofre. O band gap verificado é 2,9 eV (devido ao oxigênio). Resistividade, concentração de portadores de carga e mobilidade situaram-se nos intervalos 10-1-104 Ω cm, 1019-1013 cm-3 e 2-12 cm2 V-1 s-1, respectivamente. O conjunto desses resultados confirma a relevância de defeitos pontuais e oxigênio nas propriedades elétricas de CdS e mostra que é possível, pelo menos em parte, controlar o comportamento elétrico a partir da pressão de deposição empregada em PLD. / Cadmium sul de (CdS) is a II-VI, chalcogenide semicondutor that features a direct band gap of 2,4 eV. It is currently used in optoelectronic devices and solar cells and has been considered for the fabrication of thin lm transistors on exible substrates. Development in this area in particular, the availability of both N- and P-type eld e ect transistors on CdS requires understanding and control of electrical resistivity. In this work thin CdS lms (ca. 100 to 500 nm-thick) were deposited by pulsed laser deposition (PLD) in 20 to 90 mTorr of argon. The lms were deposited on glassy carbon, copper foil, SiO2, and polyethylene terephthalate (PET). They were characterized by Rutherford backscattering spectrometry (chemical composition), x-ray di raction (microstructure), x-ray absorption spectroscoy (local order), photoluminescence (electronic states), and Van der Pauw and Hall measurements (resistivity, carrier concentration, and mobility). We observed excess cadmium in the lms deposited at the lowest pressures, which is explained by the self-sputtering e ect during PLD. There is incorporation of oxygen, presumably from the CdS target. We identi ed only the hexagonal phase of CdS and estimated the crystallite size as ca. 30 nm. Electrical characterization showed N-type behavior and decreasing resistivity (increasing charge carrier concentration) proprtional to the excess of cadmium in the lms. The measured band gap was 2,9 eV (due to the presence of oxygen). Resistivity, charge carrier concentration, and mobility were in the range 10-1-104 cm, 1019-1013 Ω cm-3, and 2-12 cm2 V-1 s-1, respectively. These results con rm the relevance of point defects and oxygen in the electrical properties of CdS and show that it is possible to control electrical response through the deposition pressure in PLD.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:16:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6611.pdf: 4783832 bytes, checksum: 1dc280ff47cc4df343ea92399b40fdd5 (MD5) Previous issue date: 2015-03-09 / Financiadora de Estudos e Projetos / The search for new lead-free piezoelectric materials has been a major goal of many scientists in recent years. The main cause is the replacement of widely used lead zirconate titanate (PZT) based ceramics due to the highly toxic characteristics of the lead element. Potassium sodium niobate based ceramics have shown high piezoelectric coefficients and a morphotropic phase boundary close to the composition (K0.5Na0.5)NbO3 (KNN), similar to that found in lead zirconate titanate. However, the preparation of highly dense KNN based ceramics is extremely difficult. In this work, the structural, mechanical and electrical properties of lead free ferroelectric ceramics with compositions Li0,03(K0,5Na0,5)0,97Nb0,8Ta0,2O3 + xwt% CuO (x = 0; 2 and 3.5) were studied. All the compositions, sintered at 1050ºC for 2 hours had high density, approximately 95% of the theoretical value. Rietveld refinement of the X ray diffraction patterns showed a mixture of both orthorhombic Bmm2 and tetragonal P4mm phases, for all compositions. Nevertheless, compositions with high CuO contents have mainly the tetragonal phase. Dielectric and dynamic mechanical analysis (DMA) measurements showed two polymorphic phase transitions with increasing temperature. Both phase transitions have diffuse character and they can be related with the transformation of the orthorhombic phase fraction in the tetragonal one, and with the transformation of the tetragonal ferroelectric phase to a cubic paraelectric one. The origin of the difference observed between the temperatures where both techniques, dielectric and mechanical, see the diffuse phase transition is discussed. The ceramic with 2wt% of CuO is electrically softer than the other compositions and it has the highest value of the piezoelectric coefficient d31. Also, in this work we studied the possibility of using high contents of CuO to promote the formation of liquid phase for obtaining and extracting single crystal seeds, which can be used for the texture of KNN-based ceramics. The ceramic Li0,03(Na0,5K0,5)0,97Ta0,2Nb0,8O3 + x wt% CuO with x=16, sintered at 1090ºC for 2 hours, is a perfect candidate for extracting grains which may be used as seeds. Furthermore, ceramics with x=13, sintered at 1110ºC for 2 hours, showed a partial melting of the material, which caused the growth of highly oriented grains. This material can be practically considered as a single crystal and, with a proper cut procedure, the desired single crystal seeds can be obtained. This method to obtain single crystal seeds, as proposed in this work, is very simple and novelty. / Nos últimos anos, o foco principal de muitos cientistas tem sido a procura de novos materiais piezoelétricos livres de chumbo. A causa principal é a substituição dos materiais baseados em titanato zirconato de chumbo (PZT), os quais são amplamente utilizados em aplicações piezoelétricas, devido à alta toxicidade do elemento chumbo. Cerâmicas baseadas em niobato de sódio e potássio têm mostrado altos coeficientes piezoelétricos e um contorno de fases morfotrópico próximo da composição (K0.5Na0.5)NbO3 (KNN), similar ao encontrado no titanato zirconato de chumbo. Porém, a preparação de cerâmicas baseadas em KNN com alta densidade é extremamente dificultosa. Neste trabalho foram estudadas as propriedades estruturais, mecânicas e elétricas de cerâmicas ferroelétricas livres de chumbo com composições Li0,03(K0,5Na0,5)0,97Nb0,8Ta0,2O3 + x %P CuO (x = 0; 2 e 3,5). Todas as cerâmicas sinterizadas a 1050ºC durante 2 horas apresentaram altas densidades, sendo aproximadamente 95% da densidade teórica. O refinamento pelo método de Rietveld dos perfis de difração de raios X mostrou que todas as composições apresentam uma mistura de ambas as fases, ortorrômbica Bmm2 e tetragonal P4mm. Porém, composições com altos teores de CuO apresentam a fase tetragonal como sendo majoritária. As medidas dielétricas e as de análise mecânico dinâmico (DMA) mostraram duas transições de fase polimórficas com o aumento da temperatura. Ambas transições de fase têm caráter difuso e estão relacionadas com a transformação da fração de fase ortorrômbica em tetragonal e com a transformação da fase tetragonal ferroelétrica para cúbica paraelétrica. Foi discutida a origem da diferença observada, nas temperaturas em que ambas as técnicas, dielétrica e mecânica, enxergam a transição de fase difusa. A cerâmica com 2%P de CuO mostrou-se mais mole eletricamente e apresentou um valor maior de coeficiente piezoelétrico d31 do que as outras composições estudadas. Também, neste trabalho foi estudada a possibilidade de usar altos teores de CuO para promover a formação de fase líquida e conseguir a formação e extração de sementes monocristalinas que possam ser utilizadas na textura de cerâmicas baseadas em KNN. A cerâmica de Li0,03(Na0,5K0,5)0,97Ta0,2Nb0,8O3 + x % P CuO com x=16, sinterizada a 1090ºC durante 2 horas, mostrou-se a candidata perfeita para a extração de grãos que possam ser utilizados como sementes. Por outro lado, a cerâmica com x=13, sinterizada a 1110ºC durante 2 horas, apresentou fusão parcial de material, o que promoveu o crescimento dos grãos altamente orientados de forma que esse material já pode ser considerado como sendo praticamente um monocristal e com um procedimento de corte adequado, podem ser obtidas as sementes monocristalinas desejadas. Esse procedimento de obtenção de sementes monocristalinas, proposto neste trabalho, é totalmente simples e inovador.

Made available in DSpace on 2016-12-08T15:56:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jeol Stryhalski.pdf: 4312921 bytes, checksum: b338c848a830e15dee64928b0bf1545c (MD5) Previous issue date: 2015-08-07 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Titanium oxide films doped with niobium were deposited by sputtering, using triode magnetron sputtering technique. The Nb:TixOy films, as deposited, displays an interesting combination of properties: transparency and electrical conductivity. The sputtering of titanium and niobium was carried out from a titanium target with niobium inserts arranged in the erosion area. Films containing different ratios of [Nb/Ti], and deposited under different substrate bias, were characterized by the following techniques: atomic force microscopy; transmittance and reflectance measurements, Hall resistivity, x-ray diffraction (XRD), energy dispersive fluorescence of x-ray (EDX) and contact angle. It was not observed any peak of niobium oxide in the XRD pattern of Nb:TixOy, indicating that the Nb atoms are substitutional atoms in sites of Ti. Transmittance and reflectance measurements and simulations using the Tauc-Lorentz model allow us to obtain intrinsic optical properties such as refractive index and extinction coefficient. The transmittance depends on the percentage of niobium and type of substrate bias ( pulsed bias or DC bias ). Results of transmittance measurements of Nb:TixOy films (as deposited, without annealing) reached values up to 60%. Electrical resistivity measurements using the method of four points probe (ASTM F43-99) through van der Pauw technique indicate values around 10-2 Ωcm. The electrical properties were also calculated by using optical properties. It indicates a reduction in the resistivity due to the Nb incorporation and pulsed bias. The contact angle indicates that films deposited on glass substrates using pulsed bias and high content of Nb has smaller contact angles (high surface free energy). Another effect due to the Nb is the reduction of grain size (nano grains) and the production of smoother surface of the Nb:TixOy films. / Filmes de óxido de titânio dopados com nióbio foram obtidos através de pulverização catódica, utilizando o sistema Triodo Magnetron Sputtering. A pulverização catódica de titânio e nióbio foi feita a partir de um alvo de titânio com insertos de nióbio dispostos na zona de erosão. Filmes contendo diferentes proporções de [Nb/Ti], e depositados sob diferentes polarizações do substrato. Foram caracterizados pelas seguintes técnicas: microscopia de força atômica, medidas de transmitância e refletância, resistividade através de efeito Hall difração de raios X (DRX), espectroscopia de energia dispersiva por fluorescência de raios X (EDX) e ângulo de contato. Os resultados mostram que não há formação de óxido de nióbio, indicando que os átomos de Nb se alojam na estrutura do TixOy como átomos substitucionais nos sítios do Ti. Medidas de transmitância e refletância e simulações usando o modelo de Tauc-Lorentz permitiram a obtenção de propriedades óticas intrínsecas, como índice de refração e coeficiente de extinção. A transmitância depende do percentual de nióbio e do tipo de polarização do substrato (pulsado ou DC). A transmitância de filmes sem recozimento (na condição como depositado ) alcançam 60% na região do visível. A resistividade elétrica, medida pelo método de quatro pontas (norma ASTM F43-99) com a técnica de Van der Pauw, indicam valores da ordem de 10-2 Ωcm. As propriedades elétricas também foram calculadas por meio das propriedades óticas e indicam uma redução na resistividade com a presença de Nb e com a polarização pulsada. O ângulo de contato indica que filmes depositados com polarização pulsada e com maior concentração de Nb tem os menores ângulos de contato (maior energia livre de superfície). Outro efeito causado pela incorporação de Nb é a redução do tamanho de grão dos filmes e da nanorugosidade superficial dos filmes.

O sulfeto de cádmio (CdS) é um semicondutor calcogeneto do tipo II-VI com band gap direto de 2,4 eV. Desperta interesse acadêmico e tecnológico na confecção de dispositivos optoeletrônicos e células solares e vem sendo considerado para a fabricação de transistores de filme fino sobre substratos flexíveis. Para que haja avanços nessa área em especial, a construção de transistores a efeito de campo dos tipos P e N em CdS é preciso compreender e controlar a resistividade desse material. Neste trabalho produzimos filmes finos de CdS com cerca de 100 a 500 nm de espessura utilizando a técnica de ablação a laser pulsado (PLD) em 20 a 90 mTorr de argônio. Os filmes foram depositados sobre carbono vítreo, folha de cobre, SiO 2 e poli(tereftalato de etila) (PET). Foram caracterizados por espectrometria de retroespalhamento Rutherford (composição química), difração de raios X (microestrutura), espectroscopia de absorção de raios X (ordem local), fotoluminescência (estados eletrônicos) e medições Van der Pauw e Hall (resistividade, concentração de portadores de carga e mobilidade). Verificamos que há deficiência de enxofre nos filmes depositados nas pressões mais baixas, o que é explicado pelo efeito de self-sputtering durante a PLD. Há incorporação de oxigênio; ao que tudo indica, ele é proveniente do alvo utilizado na deposição dos filmes. Identificamos a estrutura cristalina hexagonal e estimamos tamanho de cristalito em torno de 30 nm. Nas medidas elétricas foi observado comportamento tipo N e diminuição da resistividade (aumento na concentração de portadores de carga) proporcional à carência de enxofre. O band gap verificado é 2,9 eV (devido ao oxigênio). Resistividade, concentração de portadores de carga e mobilidade situaram-se nos intervalos 10-1-104 Ω cm, 1019-1013 cm-3 e 2-12 cm2 V-1 s-1, respectivamente. O conjunto desses resultados confirma a relevância de defeitos pontuais e oxigênio nas propriedades elétricas de CdS e mostra que é possível, pelo menos em parte, controlar o comportamento elétrico a partir da pressão de deposição empregada em PLD. / Cadmium sul de (CdS) is a II-VI, chalcogenide semicondutor that features a direct band gap of 2,4 eV. It is currently used in optoelectronic devices and solar cells and has been considered for the fabrication of thin lm transistors on exible substrates. Development in this area in particular, the availability of both N- and P-type eld e ect transistors on CdS requires understanding and control of electrical resistivity. In this work thin CdS lms (ca. 100 to 500 nm-thick) were deposited by pulsed laser deposition (PLD) in 20 to 90 mTorr of argon. The lms were deposited on glassy carbon, copper foil, SiO2, and polyethylene terephthalate (PET). They were characterized by Rutherford backscattering spectrometry (chemical composition), x-ray di raction (microstructure), x-ray absorption spectroscoy (local order), photoluminescence (electronic states), and Van der Pauw and Hall measurements (resistivity, carrier concentration, and mobility). We observed excess cadmium in the lms deposited at the lowest pressures, which is explained by the self-sputtering e ect during PLD. There is incorporation of oxygen, presumably from the CdS target. We identi ed only the hexagonal phase of CdS and estimated the crystallite size as ca. 30 nm. Electrical characterization showed N-type behavior and decreasing resistivity (increasing charge carrier concentration) proprtional to the excess of cadmium in the lms. The measured band gap was 2,9 eV (due to the presence of oxygen). Resistivity, charge carrier concentration, and mobility were in the range 10-1-104 cm, 1019-1013 Ω cm-3, and 2-12 cm2 V-1 s-1, respectively. These results con rm the relevance of point defects and oxygen in the electrical properties of CdS and show that it is possible to control electrical response through the deposition pressure in PLD.

The PHD project has two main goals. The first one is specifically related to investigations on molecular dynamics, structural conformations and packing of polyfluorene-based polymers. For this purpose, Wide Angle X-Ray Diffraction (WAXD), Solid-State Nuclear Magnetic Resonance (NMR) and Dynamical-Mechanical Thermal Analysis (DMTA) are being used as the main techniques. The second goal is to correlate molecular phenomena, as characterized in the first part, with opto-electronic properties of polyfluorene when used as active layer in an electronic device, such as a Polymer Light-Emitting Diode (PLED). In the second part, fabrication of devices and their electrical characterization as a function of temperature are the main objectives. Impedance Spectroscopy, Current-Voltage characterization of the devices and Time-Of-Flight (TOF) techniques are among the main techniques to be used in the second part of the project. Therefore, the project combines fundamental studies on molecular dynamics with technological performance of organic electronic. / O projeto de doutorado entitulado \"Correlação das Propriedades Óticas e Elétricas com a Estrutura Física e Dinâmica Molecular de Filmes e Dispositivos de Polifluorenos e Derivados\". O primeiro é especificamente ligado a investigação da dinâmica molecular, conformação estrutural e empacotamento de polímeros derivados do polifluoreno. Para isso, Difração de Raio-X de Alto Ângulo (WAXD)1, Ressonânica Magnética no Estado Sólido (RMN) e Análise Térmica Dinâmico Mecânica (DMTA) serão utilizadas como técnicas principais. O segundo objetivo é o de correlacionar, os fenômenos observados na primeira parte do projeto, com as propriedades opto-eletrônicas dos filmes poliméricos sendo utilizados como camada ativa em dispositivos eletrônicos do tipo Diodo Polimérico Emissor de Luz (PLED). Na segunda parte, a fabricação dos dispositivos e sua caracterização como função da temperatura serão os principais objetivos. Espectroscopia de Impedância, Corrente-Voltagem, Tempo de Vôo (TOF) e Photo-CELIV serão as principais técnicas de caracterização utilizadas. Dessa forma, o projeto combina estudos fundamentais de aspectos moleculares com o desempenho tecnológico de dispositivos optoeletrônicos.