Orientador: José Humberto Dias da Silva / Banca: Mario Antonio Bica de Moraes / Banca: Jose Roberto Ribeiro Bortoleto / Programa de Pós Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem carater institucional e integra as atividades de pequisa em materiais de diversos campi / Resumo: Semicondutores de gap largo são materiais de grande interesse devido às suas amplas aplicações tecnológicas. Entre os semicondutores de gap largo se destaca o GaN que apresenta características desejáveis para tais aplicações, como valor de energia de bandgap de 3,4 eV, alta condutividade térmica e alta dureza. As técnicas convencionais para a produção de filmes finos de GaN são a epitaxia por feixe molecular (MBE) e deposição de vapor químico de precursores metalorgânicos (MOVPE), porém tais técnicas possuem um elevado custo. Este trabalho discorre sobre a preparação e caracterização de filmes policristalinos de GaN pela técnica alternativa de RF magnetron sputtering reativo com diferentes temperaturas e tipos de substratos. Analisou-se o efeito da variação destes dois parâmetros sobre estrutura e propriedades ópticas destes filmes. Utilizou-se medidas de difração de raios-X, microscopia de força atômica, transmitância no ultravioleta/visível/infravermelho e espectroscopia de espalhamento Rutherford (RBS). As medidas realizadas reportaram que tanto a temperatura quanto o tipo de substrato influenciaram na textura de orientação, morfologia e propriedades ópticas dos filmes. Medidas de transmitância no infravermelho indicaram a presença de bandas relacionadas à contaminação com higrogênio e oxigênio em filmes depositados em temperaturas de substratos menores que 500ºC. As referidas contaminações são compatíveis com a análise residual da água detectada no sistema de deposições, e não foram observadas em temperaturas maiores de substrato. Os diafratogramas de raios-X revelaram que somente em temperaturas altas (Ts>500ºC) a textura de orientação dos filmes é influenciada pelo substrato utilizado, podendo apresentar indícios de crescimento epitaxial. As medidas... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Wide bandgap semiconductor materials are of great interest due to the broad range of their technological applications. Among the wide bandgap semiconductor GaN stands out due to its desirable characteristics for such aplications as the value of energy bandgap of 3.4 eV, high thermal conductivity and high hardness. Conventional techniques for producing GaN thin films are the molecular beam epitaxy (MBE) and chemical vapor deposition of metalorganinc precursors (MOVPE), nevertheless these are high techniques. This work brings into focus the preparation and characterization of polycrystalline GaN films by the alternative technique of reactive RF magnetron sputtering with different temperatures and substrates. The effects of varying theses two parameters on structured and optical properties of these films were analysed. Therefore, X-ray diffraction, atomic force microscopy, optical transmittance in the ultraviolet/visible/infrared, and Rutherford Backscattering Spectrometry (RBS) were used to characterize the samples. The results show that temperature, substrate type, and substrate orientation influence the texture, morphology and optical properties of the films. The X-ray diffraction patterns revealed that the orientation texture of films is influenced by the substrate used only at high substrate temperature (Ts>500ºC). This evidences a tendency of epitaxial growth. Besides, the atomic force microscopy at temperature above 500ºC showed that the surface morphology is different for amorphous and crystalline substrates. It also became evident that the decrease of deposition rate and bandgap of the films with increasing deposition temperature is possibly due to nitrogen deficiency by the high rate of desorption at these temperatures. In addition, measurements of trasmisttanc in the infrared Fourier Transform indicated the presence... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Paulo Noronha Lisboa Filho / Banca: Paulo Sergio Pizani / Banca: Americo Sheitiro Tabata / O programa de Pós graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, POSMAT, tem carater institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi da UNESP / Resumo: Há cerca de 20 anos foi descoberto o efeito magnetoresitivo em multicamadas magnéticas. Desde então, a spintrônica evoluiu de um fenômeno científico complexo para tornar-se uma tecnologia multibilionária. Dentre os parâmetros necessários para o desenvolvimento da spintrônica - a nova eletrônica que se baseia na manipulação não somente da carga, mas também do spin dos portadores -, está o controle eficiente da injeção e a detecção de portadores polarizados em spin, através de uma interface ferromagneto/semicondutor (isolante) - FM/SC(I). A utilização de semicondutores magnéticos diluídos (SMD), como ferromagnetos polarizadores de corrente, é uma solução possível para melhorar a eficiência na injeção de correntes de spins. A despeito do bom desempenho obtido com os SMDs funcionais desenvolvidos até hoje, sua baixa temperatura crítica impossibilita a utilização em temperatura ambiente. Atualmente, o progresso no campio da spintrônica depende fortemente do desenvolvimento de novos SMDs, nos quais as informações de carga e spin passam se manipuladas externamente em altas temperaturas. Em especial, é possível o desenvolvimento de semicondutores magnéticos diluídos que sejam transparentes, aumentando em muito seu potencial de aplicação em dispositivos magneto-ópticos, o que os torna naturalmente muito mais interessantes do que eletrodos ferromagneticos metálicos. A presente proposta se enquadra no plano de ampliação das linhas de atuação do grupo que inclui a implementação de técnicas sonoquímicas de síntese de materiais nanoestruturados, com potenciais aplicações em spintrônica. A mesma está baseada na preparação de amostras nanoscópicas de ZnO e TiO2 dopadas com Co²+, preparadas por irradiação ultrassônica e que terão sua estrutura investigada pelas técnicas de difração de Raios X (DRX) e microscopias eletrônicas (MEV e MET)... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The phenomenon of magnetoresistive effect was discovered about twenty years ago in magnetic multilayers and opened a new field in physics, the so called spintronics, which is based on the manipulation of not only charge but also the spin of the carriers. Also, the efficient control of injection and detection of spin polarized carriers through an interface ferromagnetic/semiconductor insulator plays a role. Since then, the field of spintronics-based devices changed from an only complex scientific problem to become a multibillionaire technological issue. The use of diluted magnetic semiconductors (DMS) as current polarizers ferromagnets is one possible solution to the improvement of efficiency in the injection of spin currents. Despiste the good performance obtained with the functional DMS, their low critical temperature makes impossible the use of such devices at room temperature. Currently, progress in the field of spintronics depends heavily on the development of new DMSs, in which the charge and spin information can be manipulated at higher temperatures. In particular, it is possible the development of diluted magnetic semiconductors that are transparent; highly increasing potential application of these materials in magneto-optical devices, making them more interesting than ferromagnetic metalic electrodes. This work fits into the expansion plan of action lines of our group that includes the implementation of sonochemical technics of nanostructured materials with potential applications in spintronics, based on the preparation of nanometric size samples of Co²+ - doped ZnO and TiO2. prepared by ultrasonic irradiation. Structural characterization was performed by X-ray diffraction analyses (XRD) associated to Rietveld Refinement and electronic microscopy techniques (SEM and TEM). The optical characterization was done by UV-Vis mesurements between 200 and 800 nm and evaluating... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Victor Ciro Solano Reynoso / Banca: José Humberto Dias da Silva / Banca: Luiz Francisco Malmonge / Resumo: Preparou-se e caracterizou-se, neste trabalho, semicondutores de PbS (Chumbo Sulfide) e Bi2S3 (Bismuto Sulfide) através do método de Deposição por Banho Químico (CBD). Este método tem provado ser o método mais barato e também não poluente. A técnica consistiu na preparação de solução de íons metálicos misturada em uma solução que contenha o íon S-2 formar o semicondutor na forma de filme fino e precipitado (pó). Semicondutor de PbS foi preparado misturando, em temperatura ambiente, solução de acetato de chumbo, hidróxido de sódio, tiouréia e trietanolamina (TEA). Por outro lado, semicondutor de Bi2S3 foi preparado misturando, em temperatura ambiente, solução de nitrato de bismuto, tioacetamida e trietanolamina. A medida de difração de Raios-X (XRD) mostrou a uma estrutura cúbica de face centrada de PbS e uma estrutura ortorrômbica de Bi2S3, que além de formar os semicondutores, mostrou indícios de impureza (sulfate e hidroxidos) em tratamento térmico acima de 200ºC. Pela medida de Calorimetria Diferencial de Varredura, (DSC) dos pós dos semicondutores, o dado mostrou que para PbS a temperatura de cristalização está em torno de 350ºC e para Bi2S3 está em torno de 273ºC com formações de outras fases. Medidas de Transmitância Uv-Vis-Nir foram usadas para determinar os "gaps" ópticos para os filmes finos semicondutores. Considerando as transições diretas e indiretas, os valores dos "gaps" para os filmes finos de PbS estiveram em torno de 0,5 eV e para os filmes finos de Bi2S3 em torno de 1,6 eV, mudando com o tratamento térmico. A medida Espectroscopia Fotoelétria de Raios-X (XPS) foi usada para mostrar a evolução de crescimento dos semicondutores nos filmes. Na medida elétrica, a resistência diminuiu com o aumento da temperatura, mostrando o comportamento típico dos semicondutores. / Abstract: In this work, we prepared and characterized PbS (Lead Sulfide) and Bi2S3 (Bismuth Sulfide) semiconductors by Chemical Bath Deposition (CBD) method. This method has been proved to be the least expensive and non-polluting method. The technique consisted in the preparation of metallic ions solution mixed in a solution that contains the S-2 ion to form the semiconductor in the thin film and precipitated (powder) forms. PbS semiconductor was prepared by mixing, at room temperature, of lead acetate, sodium hydroxide, thiourea, and triethanolamine (TEA) solutions. On the other hand, Bi2S3 semiconductor was prepared by mixing, at room temperature, of bismuth nitrate, thioacetamide, and triethanolamine solutions. The X-ray diffraction (XRD) measure showed a PbS face centered cubic structure and a Bi2S3 orthorhombic structure that besides forming the semiconductors, there were indications of impurity (sulfate and hydroxide) in thermal treatment above 200ºC. By the measure of Differential Scanning Calorimetric (DSC) of the semiconductor powders, data has shown that for PbS the crystallization temperature is about 350ºC and for Bi2S3 is about 273ºC with other phase formations. Uv-Vis-Nir transmittance measures were used to determine the optical gaps for the semiconductor thin films. Considering direct and indirect transition, the gap values for PbS thin films are about 0.5 eV and for Bi2S3 thin films are about 1.6 eV, changing with the thermal treatment. The X-ray Photoelectric Spectroscopy (XPS) measure was used to show the semiconductor growth evolution in the films. In the electrical measure, the resistance decreased with the increase of the temperature, showing the typical behavior of the semiconductors. / Mestre

Orientador: Carlos Alberto Canesin / Banca: Fabio Toshiaki Wakabayashi / Banca: Luiz Carlos de Freitas / Resumo: Este trabalho apresenta o desenvolvimento e implementação de um emulador para a característica estática de saída (Tensão versus Corrente) equivalente àquela de fontes de energia com células combustível. O emulador apresenta como vantagens, em relação à aquisição de uma FC, o baixo custo, o reduzido espaço físico e a flexibilidade via software para a implementação de diversas características baseadas em diferentes tipos de células combustível. Neste sentido, o emulador proposto permite a realização de ensaios preliminares durante a fase de projeto e os testes dinâmicos dos subsistemas de condicionamento de energia, sem a necessidade do acoplamento com o sistema de geração à células combustível, reduzindo-se os custos associados a estes testes laboratoriais. O emulador proposto consiste em um conversor Buck isolado "Full-Bridge", com potência de saída de 2kW e alimentação via barramento de 400VCC, permitindo a emulação da característica nominal de saída de um conjunto de células tipo PEM ("Proton Exchange Membrane" - Membrana de Troca Protônica), em uma faixa de tensão de saída variando entre 32VCC e 72VCC, dependendo da corrente drenada pela carga. O circuito principal de controle é realizado através... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This work presents a design and implementation of an emulator to the static output characteristic (Voltage versus Current) that is similar to Fuel Cell generators. There are many advantages on using the Fuel Cell emulator. The emulator is cheaper, smaller and more flexible than the real Fuel Cell systems, because it is possible to emulate different characteristics through the use of a computer. In this context, a Fuel Cell emulator is proposed in this work in order to allow laboratory testes in the power conditioning system during its design and development stage. The proposed emulator is an insulated "Full-Bridge" converter with "Buck" operation, 2kW output power and 400VCC input voltage. This emulator achieves the output characteristic of a PEM (Proton Exchange Membrane) Fuel Cell stack with output voltage range of 32VCC to 72VCC, depending on the output current. The main control circuit is based on FPGA (Field Programmable Gate Array) and VHDL (Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language) language. The experimental results demonstrate that the proposed emulator achieves the output static characteristic of the PEMFC Fuel Cell System and this output characteristic can be easily modified in order to obtain another desirable static... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre