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Orientador: Peter Jurgen Tatsch Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Neste trabalho são caracterizados filmes finos de WN e AlN obtidos por sputtering DC em ambiente de Nitrogênio. Diodos Schottky sobre GaAs são utilizados para caracterizar os filmes de WN. Os diodos são submetidos a tratamentos térmicos visando o estudo da estabilidade térmica dos contatos, ensaiando a fabricação dos transistores MESFET. A caracterização dos diodos é baseada em medidas I-V para a obtenção do fator de idealidade e da altura de barreira Schottky. Os dispositivos estáveis termicamente apresentaram valores de 1,3 e 0,55 eV respectivamente. Os diodos ainda foram submetidos a passivação por plasma. Os filmes de AlN foram caracterizados a partir de capacitores MIS, obtendo-se a constante dielétrica e a densidade de cargas do filme, de 8,7 e 0,9xl011cm-2 respectivamente. Os Fihnes de AlN também foram usados satisfatoriamente como capa para implantação iônica e recozimento, que também é uma etapa de processamento de transistores MESFET Abstract: Tungsten Nitride (WN) and Aluminum Nitride (AlN) thin films were deposited by DC sputtering in Nitrogen ambi~nt and characterized in this work. Gallium Arsenide Schottky diodes were used in the characterization of WN films. The diodes were subject to thermal treatments to study the thermal stability of the contacts, as in the fabrication process of MESFET transistors. The diodes characterizations were based in I-V measurements to obtain the ideality factor(n) and the Schottky barrier height(?b). The thermally stable devices show n=1.3 and { ?b =O.55eV respectively. The diodes were also submitted to a plasma passivation processo The AlN thin films were characterized using MIS capacitors and the dielectric constant and effective charge density obtained were 8.7 and O.9x1011 cm-2 respectively. The AlN films were used satisfactory as a cap layer to íon implantation and annealing, which is a process step of MESFET transístors Mestrado Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Mário Antônio Bica de Moraes Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Filmes isolantes de polímeros orgânicos e filmes compósitos de polímero e metal foram preparados em descargas de gases orgânicos em vácuo. Os filmes isolantes foram depositados em descargas DC e RF de acetileno, etano, propano e benzeno enquanto que os filmes compósitos foram obtidos numa descarga DC de uma mistura de acetileno e argônio. Neste caso, átomos ejetados do cátodo são co-depositados com o polímero. Níquel, ouro e prata foram utilizados como material do cátodo. A composição, a estrutura química, a morfologia e as propriedades ópticas e elétricas destes filmes são descritos nesta tese. A taxa de erosão dos polímeros utilizando um plasma RF de oxigênio foi também investigada. Dois sistemas de vácuo foram utilizados para a deposição dos filmes. Num dos sistemas, o sistema DC, a descarga luminescente foi produzida entre dois eletrodos circulares e paralelos conectados a uma fonte DC. No outro sistema, o sistema RF, a descarga foi mantida num reator tubular de vidro por meio de dois eletrodos anulares externos conectados a uma fonte RF. Inicialmente o processo de deposição foi caracterizado nos dois sistemas através das medidas da taxa de deposição em função da pressão do gás, fluxo e potência aplicada à descarga. Diversas modificações foram feitas nos sistemas com a finalidade de otimizar as taxas de deposição. A estrutura química do acetileno, etano, propano e benzeno polimerizados a plasma foi estudada por espectroscopia de transmissão na faixa ultravioleta-visivel, foram determinadas as constantes ópticas n e k, o coeficiente de absorção e o gap óptico de alguns dos polímeros obtidos. Cálculos envolvendo estes parâmetros permitiram alguma visualização da estrutura de bandas eletrônicas destes materiais. Observações por microscopia eletrônica de transmissão nos filmes compósitos de acetileno polimerizado a plasma. Com níquel, ouro e prata mostraram uma distribuição de pequenas partículas embebidas na matriz polimérica. O tamanho das partículas e a proporção do metal nestes filmes foi determinada e mostrou-se dependente dos parâmetros de deposição. O transporte de carga nos filmes foi estudado através de medições da condutividade elétrica em função da temperatura. A mobilidade de portadores, densidade e constante de Hall foram também medidas. Do espectro de transmissão ultravioleta-visivel foram determinadas as constantes ópticas de um compósito. Os resultados das medidas de transmitância se ajustam muito bem aos cálculos teóricos utilizando a teoria de Maxwell Garnett Abstract: Insulating organics polymer films and conducting composite polymer-metal films were prepared in plasmas of organics gases in vacuum. The insulating films were deposited in DC and RF discharges of acetylene, ethane, propane and benzene while the composite films were obtained in DC discharges of a mixture of acetylene and argon. In this case, sputtered metal atoms from cathode were co-deposited on the polymer films. Niquel, gold and silver have been used as cathode materials. The composition, the chemical structure, the morphology and the electrical and optical properties of these films were studied and the results are presented in this thesis. The etch rate by an oxygen RF plasma was also investigated. Two vacuum systems have been used. In one of them, the DC system, the glow discharge was produced between two circular parallel electrodes connected to a DC power supply. In the other one, the RF system, the discharge was sustained in a glass tubular reactor by means of two, external ring electrodes capacitively connected to a RF source. Initially, the deposition process was characterized in both systems by measurements of the rate of deposition as a function of gas pressure, gas flow and applied power to the discharge. Several improvements were made in the systems in order to achive higher deposition rates. The chemical structure of plasma polymerized acetylene, ethane, propane and benzene were studied by infrared transmission spectroscopy. By means of ultraviolet-visible transmission measurements, the optical constants n and k, the absorption coefficient and the optical gap of some of the polymers have been determined. Computations involving these parameters have led to some insights in the electronic band structure of these materials. Transmission electron microscopy observations in composite films of plasma polymerized acetylene incorporated with nickel, gold and silver have shown a distributions of small metal particles imbedded in the polymer matrix. The size and proportion of metal in these films were found to depend on the deposition parameters. The charge transport, in these films was studied from electrical condutivity measurements as a function of temperature. Carrier mobility, density and Hall constants were also measured. From ultraviolet-visible transmission spectra the optical constants of some of the composite films were determined. The measured transmittance data were found to be in excellent agreement with the theoretical calculations using the Maxwell Garnett theory Doutorado Física Doutor em Ciências

Orientador: Jorge Ivan Cisneros Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Neste trabalho se apresenta um estudo do eletrocromismo de filmes finos de óxido de titânio crescidos por sputtering RF. A caracterização das amostras foi feita através de eletroquímica (voltametria cíclica, cronopotenciometria e salto potenciostático) e de medidas ópticas (transmissão espectral e transmissão ou reflexão monocromáticas). Destas últimas se obteve o coeficiente de absorção molar, que relaciona a absorção de luz com a quantidade de íons Li+ intercalados nos filmes. Pela primeira vez, dados de variação de transmitância foram usados para verificar quantitativamente a intercalação de íons num material eletrocrômico. Experimentos de deintercalação galvanostática foram analisados à luz de um modelo difusional, através do qual verificou-se que o coeficiente de difusão não varia com a concentração e que a difusão ocorre numa região limitada dos filmes. Esta limitação foi interpretada como um produto das propriedades semicondutoras do óxido; especificamente, ela está relacionada com a camada de acumulação de elétrons, que surge quando o filme é polarizado a potenciais mais negativos que o potencial de banda plana do material. Foi estudada a influência da estrutura sobre a intercalação de Li+ em filmes tratados termicamente, e verificou-se o coeficiente de difusão tende a diminuir com a cristalização. Observou-se que a inserção iônica aumenta a desordem na rede, através da distorção dos ângulos e comprimentos de ligação que geram tensões internas nos filmes intercalados Abstract: In this work a study of the electrochromism of titanium oxide thin films grown by RF sputtering is presented. The samples characterization has been performed by electrochemistry (cyclic voltammetry, chronopotentiometry and potentiostatic step) and by optical measurements (spectral transmittance and monochromatic transmittance or reflectance), which allow to derive the molar absorption coefficient. This parameter relates the light absorption to the amount of inserted Li+ ions. For the first time transmittance variation data were used in order to quantitatively verify the ion insertion in an electrochromic material. Galvanostatic deinsertion experiments were analyzed with a diffusional model, from which it was verified that the diffusion coefficient does not vary with the concentration and that diffusion takes place in a limited region of the films. This limitation was interpreted as a consequence of the semiconductor properties of the oxide; specifically, it is related to the electron accumulation layer, which grows up when the material is polarized at potentials more negative than the material's flat band potential. The influence of the structure on Li+ insertion process was studied for thermally annealed films and it was verified that diffusion coefficient tends to decrease with crystallization. It was observed that ionic insertion increases the network disorder, by means of bond angles and lengths distortions which produces internal stresses in the intercalated films Doutorado Física Doutor em Ciências

Orientador: Mário Antônio Bica de Moraes Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Filmes finos de polisiloxanos, polisilazanos e policarbosilanos, sintetizados por Deposição Química de Vapor Assistida por Plasma (PECVD), foram irradiados com os íons He +, Ne +, Ar +e Kr +, com energia de 170 keV, e fluências de 1x10 14 , 5x10 14 , 1x10 15 , 5x10 15e 1x10 16 íons/cm 2 . A irradiação iônica promoveu modificações significativas na composição elementar, na estrutura química, e consequentemente nas propriedades físicas dos filmes. Com o uso de espectroscopias de retro-espalhamento Rutherford (RBS) e de recuo frontal (FRS), observou-se que as razões atômicas C/Si, O/Si, N/Si e H/Si sofreram modificações. Em especial, a razão H/Si foi drasticamente diminuída, devido à perda de hidrogênio causada pela irradiação. Oxigênio foi quimicamente incorporado aos filmes, devido à recombinação das ligações pendentes, formadas durante a irradiação, com o ar ambiente. Com relação à estrutura química dos filmes, extinção e formação de novos grupos e de ligações químicas foram observadas com o uso de espectroscopias infravermelha no modo reflexão-absorção (IRRAS) e de fotoelétrons excitados por raios-X (XPS). A densidade volumétrica dos filmes aumentou significativamente com a irradiação. As constantes ópticas, medidas através de espectroscopia ultravioleta-visível e elipsometria, foram também afetadas. Com o aumento da fluência dos íons, o coeficiente de absorção e o índice de refração aumentaram e o gap óptico diminuiu. Medidas de nanoindentação mostraram notáveis aumentos nas durezas dos filmes. Nas mais altas fluências utilizadas, a dureza chegou a valores comparáveis e até maiores que a dos aços ferramenta. Os filmes são convertidos de polímero para a fase cerâmica e a intensidade da conversão é dependente da fluência dos íons. Observou-se ainda que, de modo geral, as modificações são fortemente dependentes das massas dos íons, já que as modificações mais significativas são obtidas com o uso de He+ e Ne+ . A explicação referente a esse efeito é dada em função das transferências de energia eletrônica e nuclear Abstract: Thin films of polysiloxanes, polysilazanes and polycarbosilanes, synthesized by Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD), were irradiated with 170 keV He + , Ne + , Ar + and Kr + ions, at 170 keV at fluences of 1x10 14 , 5 x10 14 , 1x10 15 , 5x10 15 and 1 x10 16 ions/cm -2 . The irradiation promoted significant modifications in the atomic composition, chemical structure, and consequently in the physical properties of the films. Changes in the atomic composition were examined using Rutherford back-scattering spectroscopy (RBS) and forward recoil spectroscopy (FRS). The former was used to determine the C/Si, N/Si and O/Si atomic ratios, while the H/Si ratio was measured by the latter. As a general behavior, these ratios changed with ion irradiation and the decrease in the H/Si ratio was particularly high, as hydrogen was drastically removed by ion bombardment. Oxygen was chemically incorporated into the films due to the reactions involving dangling bonds formed during irradiation, and ambient air. Regarding the chemical structure of the films, extinction and formation of new bonding groups and chemical bonds were observed as a function of the ion fluence using infrared reflection-absorption spectroscopy (IRRAS) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The volume density of the films increased significantly with irradiaton. The optical constants, determined using ultraviolet-visible spectroscopy and ellipsometry, were also affected by ion irradiation. With increasing ion fluence, the absorption coefficient and refractive index increased, and the optical gap decreased. From nanoindentation measurements. remarkable increases in surface hardness were determined. For the higher fluences, the surface hardness of the films is in the range, or even higher, of that of martensitic tool steels. Thus, ion irradiation changed the relatively soft polymer film into a high density, hard, ceramic material. It was observed that the most significant modifications occur for He+ and Ne+ ions. An explanation to this finding is offered in terms of the electronic and nuclear energy transfer functions Doutorado Física da Matéria Condensada Doutor em Ciências

Orientador: Celia Marina de Alvarenga Freire Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica Resumo: Os revestimentos de ligas de zinco obtidos por processo de eletrodeposição apresentam maior resistência à corrosão que o zinco puro, porém necessitam de um tratamento posterior para reduzir a formação dos produtos de corrosão branca. O processo de cromatização, até o presente momento, apresenta os melhores resultados como tratamento de passivação para revestimentos de ligas de zinco, embora seja altamente tóxico. Os primeiros estudos com o objetivo de eliminar o uso do cromo hexavalente utilizaram metais oxianions similares ao cromato, como molibdatos, vanadatos e permanganatos, sendo o molibdato o mais estudado devido a sua natureza não tóxica e habilidade para a formação de filmes que reduzem a corrosão localizada em aços inoxidáveis. Este processo de formação de camadas passivas pode ser realizado por imersão ou por tratamento catódico em soluções de molibdatos de amônio ou de sódio. Um outro processo estudado como alternativo à substituição do cromo hexavalente é baseado em metais terras raras. Recentemente, na literatura têm-se encontrado somente resultados em alumínio e aço inoxidável, porém ainda são poucos os estudos em revestimentos de ligas de zinco. O objetivo deste trabalho é estudar o uso de molibdatos e terras raras como agentes passivantes para revestimentos de ligas ZnNi e ZnCo eletrodepositados. Os revestimentos foram preparados usando banho comercial, sendo analisados em processo de eletrodeposição, o uso da corrente pulsada e contínua. O efeito da densidade de corrente média e os valores de rendimento de ciclo sobre a resistência à corrosão do revestimento, foram investigados. O tratamento catódico em solução de molibdato de amônio, e os tratamentos eletroquímico e de imersão em nitrato de cério foram considerados. A morfologia dos revestimentos de liga ZnNi e ZnCo e também das camadas de passivação foram analisadas utilizando microscópio eletrônico de varredura. A composição dos revestimentos de liga foi determinada pela técnica de EDS e a resistência à corrosão pela técnica de Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (ElE) Abstract: The electroplated zinc alloy coatings present better corrosion resistance than pure zinc, but they need a posterior passive treatment aiming the reduction of the formation of white corrosion products. Chromate conversion process is the process that, until now, presents the best results as passive treatment for zinc alloy coatings, although it presents high toxicity. The first studies with the objective of the elimination of hexavalent chromium made use of oxyanions similar to chromate, such as molybdate, vanadate and permanganate, being molybdate the most studied one, due to its non toxic nature and its ability in reducing stainless steel pit corrosion. In molybdate oxide process, the passive layer can be formed by immersion or by cathodic treatment in ammonium or sodium molybdate solutions. Another passive process, that has been studied for substituting hexavalent chromium process is based on rare earth. However, in literature, it is found only results for aluminium and stainless steel corrosion control, but not for electroplated zinc alloy coatings. The purpose of the present work is to study the use of molybdate and rare earth in passive processes for electroplated ZnNi and ZnCo alloy coatings. The coatings are prepared using commercial bath, being analyzed, in plating process, the use of continuous and pulse current coating electrodeposition. The effect of average current density and duty cycle values on coatings corrosion resistance are investigated. In passive processes, cathodic treatment in ammonium molybdate solution; electrochemical treatment and immersion treatment in cerium nitrate and ammonium molybdate solutions were considered. The morphology of ZnNi and ZnCo coatings and of passive layers are evaluated using Scanning Electronic Microscopy (SEM). Composition of zinc alloy coatings was determined by EDS technique and corrosion resistance was evaluated by Electrochemical Impedance technique Doutorado Materiais e Processos Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Bernardo Laks Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: A Física de superfícies, interfaces e filmes finos vem se desenvolvendo muito rapidamente nas últimas décadas com o aparecimento de inúmeras técnicas experimentais para estudo das propriedades de superfície. Por outro lado, tem ocorrido um grande avanço dos equipamentos de informática e dos métodos computacionais, com o desenvolvimento de novos algoritmos, os quais já permitem o estudo de sistemas mais complexos como interfaces, defeitos, filmes-finos e nanofios, contendo um número cada vez maior de átomos. Um considerável interesse em superfícies e na deposição de filmes finos sobre superfícies, envolvendo metais, tem sido motivado pela possibilidade de se conseguir novas propriedades magnéticas e eletrônicas, incluindo temperaturas acima da temperatura ambiente, visando avanços tecnológicos em dispositivos eletrônicos. Nosso trabalho representa uma estratégia bastante promissora nessa área, pois nele identificamos claramente a possibilidade de produção de filmes finos com caráter ferromagnético half-metallic (isto é, com um canal de condução eletrônico semicondutor e outro metálico). Conforme pudemos mostrar, este caráter foi atingido a partir de pequenas variações de parâmetro de rede, de espessura de filme e de composição atômica. As propriedades observadas em nossos resultados teóricos sinalizam a importância de aplicação de diferentes materiais tais como CrAs, CrTe, CrAs(1-x)Sex, CrAs(1-x)T e x, CrSe(1-x) Tex, objetivando suas utilizações em Spintrônica. Desta forma, realizamos um estudo sistemático desses materiais, verificando suas propriedades eletrônicas e magnéticas e suas viabilidades de aplicações em novos dispositivos. Dois métodos de cálculo de estrutura eletrônica: o RS-LMTO-ASA (Real-Space ¿ Linear Muffin-Tin ¿ Atomic Sphere Approximation) e o FLAPW (Full Potential - Linearized Augmented Plane wave), assim como o método da Matriz Transferência foram utilizados em nossas investigações. Em primeiro lugar, apresentamos estudos teóricos sobre as fases estruturais e magnéticas observadas nas primeiras camadas de filmes finos de CrAs, crescidos sobre substratos de GaAs(001). Esses estudos englobaram processos de otimização de geometria, realizados através do método FLAPW, baseados em cálculos autoconsistentes de primeiros princípios, levando em consideração a polarização de spin. Em segundo lugar, estudamos as propriedades eletrônicas e magnéticas das superfícies CrAs(001) através do RS-LMO-ASA e determinamos as dispersões dos estados eletrônicos de superfície segundo direções de alta simetria na zona de Brillouin bidimensional. A seguir, como os resultados apontaram a possibilidade de obtermos mais materiais com comportamento ferromagnético half-metallic, passamos a investigar toda uma classe de materiais com estruturas volumétricas ou de filmes finos envolvendo os elementos Cr, As, Te, e Se, arranjados em ligas binárias (CrAs, CrSe, CrTe) e ternárias (CrAs(1-x)Sex, CrAs(1-x)T ex, CrSe(1-x)Tex), em diferentes concentrações e diferentes regiões superficiais. Como conseqüência, um amplo conjunto de resultados interessantes foi conseguido, confirmando nossas expectativas de que pequenas variações de parâmetro de rede, de espessura e de composição atômica são ingredientes fundamentais a serem considerados para se atingir uma transição do regime ferromagnético metálico para half-metallic e que isto representa uma área bastante promissora, que deverá estimular novos experimentos, com a produção de novos tipos de filmes finos, com espessura e composição controladas. Por último, apresentamos um estudo teórico do composto Fe2CoAl, no qual a precisão de nossos cálculos é comparada a medidas experimentais Abstract: In the last decades, the Physics of Surfaces, Thin Films and Interfaces has motivated a great advance of the experimental techniques applied to study surface properties. In addition, a fast progress in the computational area has also occurred, with the development of powered computers, new methods of calculations, and new algorithms, which already allow the description of more complex systems, such as interfaces, defects, thin films and nanowires. A considerable interest in the deposition of thin films on surfaces, involving metals, has been motivated by the possibility of producing new devices using the fascinating electronic and magnetic properties, in order to produce technological advances in electronic devices. This work represents a promising strategy in this area, because we identify, clearly, the possibility of producing thin films with half-metallic character (that is, with a semiconductor electronic spin channel and a metallic spin channel, simultaneously). As we showed, this character was attained from small variations of lattice parameter, film thickness or atomic composition. The results of our theoretical calculations have pointed the importance of some materials such as CrAs, CrTe, CrAs(1-x)S ex, CrAs(1-x)Tex, CrS e(1-x)Tex to be used in the Spintronic branch. So, we carry out a systematic analysis of these new materials, emphasizing its structural, electronic and magnetic properties and the viability of using these materials in new electronic devices. Two different methods of electronic structure calculations: the RS-LMTO-ASA (Real-space - Linear Muffin-Tin - Atomic Sphere Approximation) and the LAPW (Linearized Augmented Plane-Wave), as well as the Matrix Transfer method have been used in our studies. Initially, we present the theoretical results of the structural and magnetic phases, observed in the first layers of thin films of orthorhombic CrAs, grown on a GaAs(001) substrate. Two geometry optimization processes have done with the Full-Potential Linearized Augmented Plane-Wave (FLAPW) method, based on first principles, self-consistent calculations, taking in account the spin polarization, at the scalar relativistic level. Secondly, we study the electronic and magnetic properties of the CrAs(001) surfaces, via the RS-LMTO-ASA, and determined the energy dispersion of the electronic surface states along two highly symmetric directions in the two-dimensional Brillouin zone. Then, as the results suggested the possibility of obtaining new thin films, with ferromagnetic half-metallic behavior, we started to investigate a large class of materials, with volumetric and thin films structures, of binary (CrAs, CrSe, CrTe) and ternary (CrAs(1-x)Sex, CrAs(1-x) Te, CrSe(1-x)Tex) systems, in different atomic concentrations and with different superficial regions. Consequently, a large quantity of interesting results was obtained for these ferromagnetic materials, confirming that small variations of lattice parameters, film thickness and atomic composition are the fundamental ingredients to be considered, in order to reach the transition from metallic regime to ferromagnetic half-metallic regime and that our results can stimulate new experiments with the aim of producing new thin films, with controlled thicknesses and atomic compositions. Finally, we present a theoretical study of the inter-metallic compound Fe2CoAl, by comparing the precision of our calculations with experimental measurements Doutorado Física da Matéria Condensada Doutor em Ciências

Orientadores: Júlio Roberto Bartoli, Elizabeth Grillo Fernandes Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química Resumo: Nanotubos de carbono (NTCs) apresentam características interessantes para aplicações em eletrodos transparentes. Quando dispersos em escala nanométrica são transparentes ao espectro da luz visível e são capazes de conduzir eletricidade após atingirem percolação em matrizes poliméricas isolantes. Neste trabalho, é descrito o uso de nanotubos de carbono de camadas múltiplas (NTCMs) na produção de filmes poliméricos flexíveis transparentes e condutores como alternativa ao uso do óxido de índio dopado com estanho (ITO) em células solares orgânicas. Os nanotubos foram dispersos e purificados em solução aquosa de dodecil sulfato de sódio (SDS) pelos processos de sonicação e centrifugação, e a dispersão monitorada por espectroscopia UV-Vis e potencial ?. Os nanocompósitos foram produzidos via polimerização in situ do monômero metacrilato de metila (MMA) na presença de 0 a 1% p/p NTCs e os filmes depositados através da técnica de revestimento por rotação a alta velocidade (spin coating). A reação de polimerização foi acompanhada pela calorimetria exploratória diferencial (DSC). Verificou-se que na presença de NTCs, a taxa de conversão do monômero é acelerada. A cinética de degradação térmica foi avaliada pelo método de Broido utilizando a análise termogravimétrica (TGA). Foi observado que os NTCs aumentam a estabilidade térmica do PMMA, retardando a degradação por despolimerização. Estudos por espectroscopia FT-IR mostraram uma banda de absorção em 1601 cm-1, (C=C), a qual não é característica do PMMA, indicando que os NTCs participam da polimerização do PMMA. Para concentrações de até 1% p/p de NTCs, os filmes PMMA/NTC apresentaram excelentes propriedades ópticas. Ou seja, baixo coeficiente de absorção, na ordem de 103 cm-1, altos valores de gap óptico (Eopt), entre 3,2 e 4,14 eV, e alta transparência por todo espectro visível, entre 88 e 93%. Nas mesmas concentrações, foi observada uma diminuição substancial na resistividade elétrica dos filmes em 8 ordens de grandeza (de 1016 para 108 ?/quadrado), comparados ao filme de PMMA puro. Entretanto, a faixa de resistividade alcançada ainda é típica de materiais isolantes. Estudos de otimização poderiam originar filmes PMMA/NTC como uma alternativa promissora para ITO em OPVs Abstract: Carbon nanotubes (CNTs) have interesting features for applications in transparent electrodes. When dispersed at the nanoscale, they become transparent within the visible range and are able to conduct electricity after reaching the percolation threshold in an insulating polymer matrix. In this work, the use of multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) is described for the production of flexible transparent conducting polymer films as an alternative to the use of indium-tin oxide (ITO) in organic solar cells. The nanotubes were dispersed and purified in an aqueous solution of sodium dodecyl sulfate (SDS) by the process of sonication and centrifugation, and the dispersion monitored by UV-Vis spectroscopy and ? potential. The nanocomposites were produced via in situ polymerization of the monomer methyl methacrylate (MMA) in the presence of 0 to 1 %wt. of CNTs. The films were deposited by the spin-coating technique. The polymerization reaction was monitored by differential scanning calorimetry (DSC). It was found that in the presence of CNTs, the conversion rate of the monomer is accelerated. The kinetics of thermal degradation was measured according to the Broido's method by using thermogravimetric analysis (TGA). It was observed that CNTs increase the thermal stability of PMMA, slowing degradation by depolymerization. FT-IR data showed an absorption band at 1601 cm-1 (C = C), which is not characteristic of PMMA, indicating that the CNTs takes place in the polymerization of PMMA. For concentrations up to 1wt% of CNTs, the PMMA/CNT films had excellent optical properties, i.e., a low absorption coefficient in the order of 103 cm-1, wide optical gap (Eopt) between 3.2 and 4.14 eV, and high transparency within the whole visible range, between 88 and 93%. In the same concentrations, the electrical resistivity of the films dropped by 8 orders of magnitude (from 1016 to 108 ?/sqr), compared to the pure PMMA film. Even though this electrical resistivity value is typical of insulating materials, further optimization studies could provide PMMA/CNT films as a promising alternative to ITO in OPV Mestrado Ciência e Tecnologia de Materiais Mestre em Engenharia Química

Orientador : Ioshiaki Doi Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica Mestrado

Orientador: Ioshiaki Doi Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Isolantes de nitreto de silício (SiNx) para aplicação na tecnologia de isolação LOCOS foram depositados por ECR-CVD a temperatura ambiente e RP/RTCVD, a baixa pressão (5mTorr), com fluxos de gás de N2 de 2.5, 5, 10 e 20sccm, com fluxos de gases de SiH4/Ar fixos de 200sccm/20sccm, e potência de microondas de 1000W em substratos de SiO2-Pad/Si e Si. As estruturas de SiNx/SiO2-Pad/Si e SiNx/Si obtidas foram utilizadas para analisar as características físicas do nitreto de silício. Análises de espectroscopia de infravermelho (FTIR) revelaram a presença de trocas de posição do pico principal das ligações Si-N, das ligações N-H e das ligações Si-N (modo de vibração stretching) nos filmes de nitreto de silício, que está relacionado aos fluxos de N2 na mistura de gases. Os índices de refração entre 1.88 e 2.48 e as espessuras entre 120nm e 139nm foram determinados através de elipsometria. Com estes valores de espessura e com os tempos de ataque em Buffer de HF, foram determinadas as taxas de deposição de 9,6 a 11,1nm/min e taxas de corrosão de 2 a 86nm/min. O processo LOCOS, com etapas seqüenciais de fotolitografia e oxidação térmica, foi executado nas estruturas de SiNx/SiO2-Pad/Si e também de SiNx/Si (sem a presença de óxido "almofada"), com a espessura de cada tipo de nitreto entre 110nm a 215nm e espessura do óxido ?almofada? de 0 a 124nm. Análises de microscópio óptico e de microscopia eletrônica de varredura (SEM) foram utilizadas respectivamente para investigar a resistência dos nitretos de silício à oxidação térmica, executada sob altas temperaturas (1000ºC) e o efeito ?bico de pássaro? formado nas estruturas LOCOS. O nitreto depositado com fluxo de N2 de 10sccm (N10) foi o que apresentou a menor invasão lateral por parte do óxido de campo dentre os nitretos estudados, tanto com quanto sem a camada de óxido de ?almofada? sob o nitreto. O efeito "bico de pássaro" formado nas estruturas LOCOS teve comprimento de avanço lateral variando de 330nm a 2160nm tomando como base a oxidação local executada em temperatura de 1000ºC durante 180 minutos Abstract: Silicon nitride (SiNx) insulators for LOCOS applications have been deposited by RP/RTCVD and ECR-CVD at room temperature, at low pressure (5mTorr), with N2 flows of 2.5, 5, 10 and 20sccm with fixed SiH4/Ar flows of 200/20sccm with a microwave power of 1000W on SiO2-Pad/Si and Si substrates. SiNx/Si structures were obtained to analyze the physical characteristics of silicon nitride. Fourier transform infrared (FTIR) spectrometry analyses revealed the main peak position shifts of Si-N, N-H and Si-N (stretching mode) bonds for each silicon nitride films, which is related to N2 flows in gas mixture. The refractive indexes between 1.88 and 2.48 and the thickness between 120nm and 139nm were determined by ellipsometry. With these thickness values and with buffered HF etching times, it was also determined the deposition rates of 9,6 - 11,1nm/min and etch rates of 2 -86nm/min. On the SiNx(110 -215nm)/SiO2-Pad(0 - 124nm)/Si and SiNx/Si (without pad oxide) structures, the LOCOS process, with sequential photolithography and thermal wet oxidation steps, was performed. Optical and scanning electron microscopy (SEM) analysis were used to investigate the silicon nitride to thermal oxidation accomplishement at high temperature of 1000 ºC, and bird's beak in the obtained LOCOS structures. On both structures (with and without pad oxide), the smallest lateral extension of the field oxide (bird's beak) was observed for the nitride films obtained with N2 flows of 10sccm (N10). The lengths of the bird's beak, in the obtained LOCOS structure, have resulted between 330nm and 2160nm Mestrado Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Vitor Baranauskas Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Neste trabalho foi desenvolvido um reator eletroquímico para o crescimento de filmes de carbono. Os filmes crescidos apresentam como componente principal uma estrutura amorfa com alta resistência química, onde há indícios de ser uma estrutura polimérica.Cristaisde diamante,carbonotipo diamante(dlc - diamondlike carbon) e grafite foram observados em condições de crescimento onde altas taxas de evaporação ocorreram. Notou-se que as estruturas cristalinas crescem apenas sobre regiões do substrato onde há a formação de dlc amorfo. Estes resultados experimentaisindicam que o dlc amorfo favorece a nucleação das estruturas cristalinas. Foi apresentada uma hipótese para o mecanismo de crescimento das diversas formas alotrópicas cristalinas do carbono, onde a intensa variação do campo elétrico na superficie de deposição, devido a ebulição do eletrólito, favorece o crescimento de estruturas cristalinas. As amostras foram caracterizadas por espectroscopia de espalhamento Raman com alta resolução espacial, microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de fotoemissão por raios-X Abstract: In this work an electrochemicalreactor was developed for the growth of carbon films.The films grown present an amorphous structure as a major component, and a high chemical inertness. There is evidence that the films are polymeric. Diamond crystals, diamond-like carbon (dlc) and graphite were observed to grow in experimental conditions where high evaporation rates occur. It was observed that crystalline structures grow only over regions of the substrate where amorphous dlc was previously deposited. These experimental results indicate toot the amorphous dlc induces the nucleation of crystalline structures. An hypothesis about the growth mechanism of various allotropic crystalline structures of carbon was presented, where. the intense variation of the electrical field on the deposition surface, due to the electrolyte, favors the growth of crystalline structures. The samples produced were characterized by Raman spectroscopy with high spatial resolution, optical microscopy, electron scanningmicroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy Mestrado Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Telma Teixeira Franco, Cristiana Maria Pedroso Yoshida Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica Resumo: Um novo conceito de embalagens para alimentos vem sendo estudado, conhecido como embalagem ativa, combinando áreas da tecnologia de alimentos, biotecnologia, embalagem e ciência dos materiais. Estes sistemas consistem na incorporação de aditivos tais como, agentes antimicrobiano, antioxidantes, antiumectantes, microrganismos antagonistas, bactericidas, antibióticos, enzimas e outros, na embalagem ao invés de serem adicionados diretamente nos alimentos. Os filmes de quitosana vem sendo estudados para aplicação como embalagem ativa devido às suas propriedades antimicrobianas, elasticidade, flexibilidade, biodegradabilidade e por fornecerem uma boa barreira ao oxigênio. O objetivo deste trabalho foi agregar valor ao filme de quitosana incorporando aditivos e, a partir de então, a aplicação deste em coberturas de papelão, formando uma embalagem bioativa. De acordo com a atuação esperada, diferentes aditivos foram incorporados à matriz padrão (filme de quitosana). Com o intuito de reduzir a passagem de umidade para o interior das embalagens foi incorporado o agente sequestrante de umidade, sílica micronizada Siloyd FP244 (filme-sílica) e para atuar na oxidação no interior das embalagens foi incorporado ácido cítrico, um agente antioxidante. Após a obtenção dos filmes bioativos, estes foram aplicados em coberturas de papelão, dando origem ao sistema embalagem papelão-filme, o qual foi caracterizado quanto às propriedades de barreira (permeabilidade ao vapor d¿água, permeabilidade ao oxigênio e isotermas de sorção) e quanto às propriedades mecânicas (esmagamento de onda, compressão na coluna e absorção de água). A incorporação de sílica nos filmes de quitosana e consequente aplicação em coberturas de papelão reduziu a passagem de umidade através das coberturas de papelão, absorvendo a umidade. As propriedades mecânicas do sistema embalagem papelão filme-sílica demonstraram um decréscimo no esmagamento, quando comparado aos outros sistemas de embalagem, mas apresentou uma maior capacidade de absorção de água. O sistema embalagem papelão filme-cítrico atuou reduzindo a passagem de oxigênio através das coberturas de papelão e promoveu uma melhoria nas propriedades mecânicas, devido à maior rigidez do papelão Abstract: Active packaging can be defined as a kind of packaging where package, product the environment interact to increase shelf life, maintaining the final quality. It combines advances in food technology, biotechnology, packaging and material science. These packaging systems are based on additives incorporation directly into polymeric matrix, such as antimicrobial agents, antioxidants, antiumectants, antagonists, bactericides, antibiotics, enzymes, etc. Chitosan is natural polymer derived by deacetylation of chitin. Chitosan presents a good film- form properties and has studied as a potential polymers of food packaging. This natural polymers are biodegradable, easily decomposable and environmentally friendly. This work studied a new package system formed by a bilayer of paperboard card and chitosan films containing different additives and moisture-absorbing agent (silica siloyd FP 244) were incorporated into chitosan matrix films. The barrier properties (water vapor and oxygen permeabilities) and mechanical properties were characterized. WVP reduced as silica was incorporated into chitosan films. The water absorbing capacity increased, indicating that the silic acted as a moisture absorbing agent. The mechanical properties of active moisture package systems decreases in comparisom of paperboard cards without coating. The active package systems containing citric acid reduced the oxygen permeability and increase the rigidity Mestrado Desenvolvimento de Processos Químicos Mestre em Engenharia Química

Orientador: Roberto de Toledo Assumpção Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica Resumo: Neste trabalho estudou-se o processo de deposição química a partir de solução, de filmes finos de sulfeto de cádmio, CdS, observando-se a variação do crescimento em função dos parâmetros de deposição como temperatura, tempo de reação e reagentes. Os filmes foram depositados sobre substrato de vidro em meio básico contendo sal de cádmio, agente sulfenizante e complexante. Utilizou-se Microscopia Eletrônica de Varredura para obtenção da estequiometria e de imagens da morfologia dos filmes, além de determinação da espessura através de Profilometria. Determinou-se a estrutura cristalina através de análise por difratometria de raios-X e difração de elétrons por Microscopia Eletrônica de Transmissão. Foi realizado, ainda, estudo eletroquímico do processo in situ. Os filmes apresentaram composição de dupla camada, uma policristalina e outra mais fina de características amorfas, com diferente estequiometria, e espessura final de 2,3 'mu¿m O processo se mostra heterogêneo e homogêneo sendo influenciado pelo tempo e temperatura de deposição Abstract: In this work we have studied the chemical bath deposition process of cadmium sulphide thin films, CdS, and we have analysed the effect of various parameters (temperature, time of deposition and type of reactants) on the growth and film characteristics. CdS films were deposited on glass substrate in an alkaline solution containing cadmium salt, sulfenizing and complexing agents. The morphology and stoichiometry of the films have been obtained by Scanning Electron Microscopy and the thickness was determined by Profilometry. X-ray diffraction and electron diffraction (using Transmission Electron Microscopy) were used to determine the crystalline structure. The deposition process also was studied in situ, using electrochemical measurements. CdS films composition showed two layers, a polycrystalline and other with amorphous characteristics. Each layer has a different stoichiometry. The terminal thickness of 2,3 'mu¿m was obtained. The process is homogeneous and heterogeneous and can be influenced by time and temperature depositions Mestrado Materiais e Processos de Fabricação Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Roberto de Toledo Assumpção Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica Resumo: Filmes finos de sulfeto de cádmio despertam muito interesse acadêmico e tecnológico principalmente devido à combinação de boas propriedades óticas e estruturais, porque esse material apresenta posição da energia do gap em uma região ótima do espectro solar e tem uma boa concordância com outros semicondutores, tais com Cu2S e CdTe. Neste estudo apresentamos um estudo das propriedades óticas, morfológicas e estruturais de amostras como preparadas e de outras recozidas ao ar, preparadas através de deposição por banho químico. Os resultados indicam que a mudança no valor da energia do gap pode ser associado a uma modificação estrutural, envolvendo a transição da fase cúbica para fase hexagonal e também um rearranjo da matriz hexagonal Abstract: Cadmium sulfide thin fihns have much academic and technological attraction mainly due the combination of good optical and structural properties since this material exhibits a band gap position in an optimal region of the solar spectrum and has a good match with other semiconductor materials, such as Cu2S and CdTe. In this work we present a study of the optical, morfological and structural properties of as grown and air annealed specimens of CdS thin films prepared by Chemical Bath Deposition -CBD. Results indicate that the band-gap shift can be associated to an structural change, envolving both a cubic to hexagonal transition and also an atomic re-arrangement in the hexagonal matrix Mestrado Materiais e Processos de Fabricação Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Mário Antônio Bica de Moraes Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica "Gleb Wataghin" Resumo: Filmes finos foram depositados por Polimerização a Plasma a partir de descargas de misturas de tetrametilsilano (TMS), He, Ar e O2 e TMS, He, Ar e N2. Foram estudados tanto os filmes quanto as descargas nas quais eles foram depositados. Três sistemas de deposição foram utilizados. No primeiro deles, o plasma era gerado pela aplicação de um campo elétrico contínuo entre dois eletrodos circulares e paralelos montados em uma câmara de vácuo de vidro Pyrex. O segundo reator, empregado apenas nas descargas com oxigênio, era do tipo magnetron. Nele, os plasmas também eram mantidos por corrente contínua, entretanto, um campo magnético, resultante de imãs montados dentro do catodo, era sobreposto ao campo elétrico aplicado. No terceiro reator, o sistema rf, os plasmas eram excitados por campos de radiofreqüência (40 MHz) aplicados a dois eletrodos circulares internos a uma câmara de aço inox. Os plasmas foram estudados por espectroscopia de emissão óptica empregando-se o método actinométrico, com argônio como actinômetro. Foram investigadas as concentrações relativas de várias espécies químicas no plasma em função da proporção de O2 ou N2 nas descargas. As principais espécies reativas observadas nas descargas com oxigênio foram CO, CH, OH, H, 0 e H2 enquanto que nas descargas com nitrogênio observou-se CN, CH, H e N2. Empregando-se um perfilômetro, determinou-se as taxas de deposição dos filmes para os três sistemas em função da proporção de O2 e N2. A estrutura molecular dos filmes depositados em descargas com diferentes proporções de O2 ou N2 foi investigada por espectrofotometria infravermelha de transmissão. Isto revelou que a introdução de oxigênio e nitrogênio na descarga resulta na incorporação destes elementos no material depositado formando ligações como, por exemplo, C=O, O-H e Si-O-Si e N-H e Si-NH-Si. Além disto, observou-se que a densidade destas ligações nos filmes é dependente da proporção de oxigênio ou nitrogênio na alimentação. Através de espectros de transmissão UV-VISíVEL foram determinados o índice de refração e o coeficiente de extinção dos filmes. Com isto observou-se, por exemplo, que, no sistema rf, quanto maior a proporção de oxigênio na alimentação, menor é o coeficiente de extinção dos filmes depositados. Além disto, constatou-se que os índices de refração destes filmes decrescem de 1,63 até 1,54 quando a proporção de oxigênio na alimentação aumenta de 0 a 25% Abstract: Thin films were deposited by plasma polymerization from plasmas of mixtures of tetramethylsilane (TMS), He and Ar with oxygen and with nitrogen. Both the discharges and the films were studied. Three deposition systems were used. In the first, a direct current plasma was maintained between circular parallel-plate electrodes mounted in a Pyrex reactor. In the second, used only for the discharges containing oxygen, permanent magnets mounted within the cathode were also used to intensify the discharge in a so-called magnetron system. In the third, a radiofrequency (RF) system, the plasmas were excited by RF fields (40 MHz) applied to two intemal circular electrodes within a stainless-steel chamber. The plasmas were studied by optical emission spectroscopy using the actinometric method, with argon employed as the actinometer. The relative concentrations of various chemical species in the plasma were studied as a function of the proportion of oxygen or nitrogen in the feed. The principal reactive species observed in the plasmas fed with oxygen were CO, CH, OH, H, O and H2, while in the plasmas fed nitrogen, CN, CH, H and N2 were observed. Using a profilometer, the deposition rates of the films produced in the three systems were determined as a function of the proportion of oxygen or nitrogen in the feed. Transmission infrared spectrophotometry was used to investigate the molecular structure of films deposited in plasmas fed different proportions of oxygen or nitrogen. This revealed that the introduction of oxygen or nitrogen into the plasma results in the incorporation of these elements into the deposited material, forming groups such as C=O, O-H and Si-O-Si, and N-H and Si-NH-Si. In addition, it was observed that the density of these groups in the films depends on the proportion of oxygen or nitrogen in the feed. From transmission ultraviolet-visible spectra the refractive index and extinction coefficient of the films were determined. Thus it was observed that, for example, for the RF system, as the proportion of oxygen in the feed was increased the extinction coefficient was reduced. In addition, the refractive index of these films fell from 1.63 to 1.54 as the proportion of oxygen in the feed was increased from 0 to 25% Mestrado Física Mestre em Física

Orientador: Annette Gorenstein Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: O rápido crescimento do mercado de dispositivos eletrônicos portáteis com aplicações em diferentes áreas (telecomunicações, medicina, engenharia, etc.) bem como fatores ambientais, criaram uma grande demanda por fontes de potência compactas, leves e sobretudo, de baixo custo. Essa demanda levou ao desenvolvimento de tecnologia de filmes finos para a obtenção dos componentes principais das baterias, gerando o conceito de microbaterias. O presente trabalho procura estudar uma das componentes de microbaterias: os catodos. Filmes finos de óxido de molibdênio e óxidos mistos de molibdênio/níquel foram preparados pela técnica de magnetron sputtering reativo, em diferentes condições de deposição, visando seu uso como catodos em microbaterias recarregáveis de lítio. Estudou-se a influência das variações das condições de deposição sobre a estrutura, composição e performance dos materiais obtidos. No caso dos filmes de óxido de molibdênio, os compostos amorfos e sub-estequiométricos apresentaram uma alta capacidade especifica (178 µAh/cm2 - µm para uma densidade de corrente de 1 µA/cm2). Os resultados referentes à filmes de óxidos mistos de molibdênio/níquel mostraram que a amostra com menor conteúdo de níquel apresentou maior capacidade especifica (152,5 µAh/cm2- µm para uma densidade de corrente 1 µA/cm2) demonstrando a viabilidade da utilização destes materiais em microbaterias Abstract: The rapid growth of portable electronic devices with applications in distinct areas (telecommunications, medicine, engineering) as well as ambiental factors created a huge demand on compact, light, low cost power sources This demand stimulated the development of thin film technologies for the production of the main parts of batteries, generating the concept of microbatteries. In this work one of this components is studied: the cathode. Hence, thin films of molybdenum oxide and molybdenum/nickel oxides were prepared by reactive magnetron sputtering in distinct deposition conditions, aiming their use in rechargeable lithium microbatteries. The influence of the variation of the deposition conditions on the structure, composition and performance of the materials was studied. In the case of the molybdenum oxide films, the amorphous, sub-stoichiometric compounds presented a high specific capacity (178 µAh/cm2 - µm for a current density of 1 µA/cm2 ). The results concerning the molybdenum/nickel oxides showed that the sample with lower Ni content presented the highest specific capacity (152,5 µAh/cm2 - µm for a current density of 1 µA/cm2) showing up the viability of the utilization of these materials in microbatteries Mestrado Física Mestre em Física

Orientadores: Aline Yvette Ramos, Antonio R. Brito de Castro Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Dentre os materiais exibindo o efeito de Magnetoresistência Colossal, filmes finos de manganitas dopadas tem recebido atenção especial devido a suas potenciais aplicações para dispositivos magneto-eletrônicos de nova geração. Nesses sistemas, a tensão biaxial externa pode ser usada para sintonizar as propriedades magnéticas e de transporte se for possível determinar a exata relação entre esses efeitos. Neste escopo, é importante identificar a explicita conecção entre tensão induzida pelo substrato e a estrutura local em torno dos átomos de manganês, especialmente distâncias Mn - O e o ângulo Mn - O - Mn. Nesta dissertação, relatamos um estudo de Espectroscopia de Absorção de Raios-X de filmes finos da manganita La0.7Sr0.3MnO3 epitaxialmente crescidos por deposição por laser pulsado em substratos induzindo expansão (SrTiO3) e compressão (LaAlO3) no plano dos filmes. Dados das bordas K e L2,3 do Mn foram coletados nas linhas D04B-XAS e D08A-SGM do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron, respectivamente. Contribuições de ligações no plano dos filmes e perpendicular ao plano dos filmes foram obtidas utilizando uma abordagem para o dicroísmo linear natural presente em medidas de absorção de materiais estruturalmente anisotrópicos. Cálculos ab initio usando o formalismo de espalhamento múltiplo total foram utilizados no auxilio da compreensão dos efeitos encontrados. Espectros XANES forneceram fortes evidências de distorção tetragonal do octahedro MnO6 em direções opostas para os filmes compressivos e expansivos. Estas observações foram confirmadas usando simulações ab initio e mostraramos que o melhor modelo estrutural para explicar os dados experimentais é considerar um octahedro MnO6 com distorção no mínimo. tetragonal, e sem nenhuma modificação do ângulo Mn - O - Mn. Evidências de distorção ortorrômbica também foram observados na região de XANES. Dados de EXAFS coletados no plano dos filmes indicaram uma distorção ortorrômbica do octahedro e também confirmou a mudança da distância média Mn - O. Também por EXAFS foi possível concluir que nenhuma modição do ângulo Mn - O - Mn é induzida pela tensão fornecida pelo substrato. A distorção local do octahedro explicaram a diminuição da temperatura de transição (TC) por efeitos de tensão. Foram observados efeitos de modificação da banda 3d de condução do material, induzidos por tensão e por exposição a raios-x intensos, porém uma correlação entre estes efeitos e a distorção da estrutura do filme ainda não está muito clara Abstract: Among the materials exhibiting the Colossal Magnetoresistance e effect, mixed manganite thin films have received special attention due to their potential applications for new generation magneto-eletronic devices. In these systems, the external biaxial strain could be used to tune the magnetism and transport properties if it were possible to settle the exact relationship between both e effects. In this scope, it is important to address the explicit connection between the cell induced strains and the local structure around the manganese atoms, specially the Mn - O distances and the Mn - O - Mn angle. In this dissertation, we report on a X-ray Absorption Spectroscopy study of La0.7Sr0.3MnO3 thin films epitaxially grown by pulsed laser deposition on tensile (SrTiO3) and compressive (LaAlO3) substrates. Mn K and L2,3 edges data were collected at the D04B-XAS and D08A-SGM beamlines of the Brazilian Synchrotron Light Source, respectively. In plane and out of plane bond contributions were obtained by a natural linear dichroism approach for the absorption measurementes of structural anisotropic materials. Ab initio calculations using the Full Multiple Scattering approach was used to understand the found experimental e effects. XANES spectra give evidence of tetragonal distortion within the MnO6 octahedra,with opposite directions for tensile and compressive films. This was confirmed by ab initio simulations and we show that the best structural model to explain experimental data is that of distorted MnO6 average octahedra and without any change in the Mn - O - Mn angle.Some evidence of orthorhombic distortion also was observed in the XANES region. EXAFS data collected in plane for tensile substrate, indicate a orthorhombic distortion of octahedron and also confirm the change in the Mn - O average bond distance. Also by EXAFS was possible conclude that no change of Mn - O - Mn angle is induced by the strain. The distortion of octahedra explains the decrease of Curie temperature (TC) with the strain effects. 3d conduction band changes, induced by the strain and by intense x-ray exposition, were observed. A correlation model between these effects and the structural distortion of films is not clear yet Mestrado Física Mestre em Física

Orientadores: Maria Jose Santos Pompeu Brasil, Marcelo Knobel Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: O objetivo deste trabalho consiste no estudo e implementação da técnica de caracterização de filmes magnéticos através da montagem de um magnetômetro a efeito Kerr (MEK). Nesta dissertação discutimos primeiramente a fenomenologia associada ao efeito Kerr magneto-óptico. Na sequência apresentamos o magnetômetro e os procedimentos experimentais utilizados na obtenção das curvas de magnetização (histereses) de filmes magnéticos. Por último mostramos os resultados obtidos na caracterização das propriedades magnéticas e morfológicas de filmes finos de Co, depositados sobre substrato de Si (100) com espessuras na faixa de 30 a 950Å. Discutimos a correlação entre a rugosidade da superfície, a espessura e as propriedades magnéticas destes filmes. A microestrutura dos filmes foi caracterizada por difração de raios-x e por microscopia de força atômica (AFM - Atomic Force Microscopy). Utilizamos o MEK para investigar o processo de magnetização em função da orientação do campo magnético externo (anisotropia) e da temperatura. A caracterização dos domínios magnéticos foi realizada através de microscopia Kerr Abstract:The aim of this work was to study and implement a technique for the characterization of the magnetic properties of thin films through a Kerr magnetometer (MEK). First we present the phenomenology behind the magneto-optic Kerr effect. In the sequence we present the magnetometer (MEK) and the experimental procedures applied to get hysteresis loops from the magnetic thin films. Finally we present the results of the magnetic and morphologic characterization of thin films of Co deposited by magnetron sputtering onto Si (100) with thickness ranging from 30 to 950Å. We discuss the correlation among roughness, thickness and magnetic properties of the Co films. The film microstructure was characterized by x-ray diffraction and AFM (Atomic Force Microscopy). We have used the MEK to investigate the hysteresis loops and the in-plane switching behaviour as a function of the applied magnetic field orientation and as a function of temperature. The magnetic domain characterization was carried out by longitudinal magneto-optical Kerr microscopy Mestrado Física Mestre em Física

Orientador: Lisandro Pavie Cardoso Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo:Neste trabalho, heteroestruturas semicondutoras com camadas finas de espessura variável de GaxIn1-xP, crescidas sobre substratos de GaAs(001) através da técnica de Epitaxia por Feixe Químico (CBE), foram analisadas por curvas de rocking e difração múltipla de raios-X. Através das curvas de rocking em sistemas de duplo-cristal e também triplo-eixo, foi possível determinar a estrutura analisada com as composições, os parâmetros de rede perpendiculares e as espessuras das camadas que compõem cada uma das amostras. Camadas buffer de GaAs tensionadas e a presença de camadas interfaciais finas (13 a 20 Þ ) de GaAsyP1-y entre as camadas GaxIn1-xP e buffer, foram obtidas das simulações das curvas de rocking, realizadas com programa baseado na teoria dinâmica de raios-X, fornecendo assim, os melhores ajustes para as curvas experimentais. A técnica de difração múltipla de raios-X mostrou-se de extrema utilidade neste trabalho, pois as varreduras Renninger, em torno dos picos BSD, caso especial da difração múltipla em que o feixe secundário se propaga paralelamente à superfície da amostra, mostraram sensibilidade suficiente para a detecção dos picos híbridos que correspondem as contribuições de diferentes redes em uma única varredura. O ajuste desses picos com o programa baseado na difração múltipla[19] , permitiu a determinação dos parâmetros de rede paralelos às interfaces e a largura mosaico das camadas GaxIn1-xP, e de camadas interfaciais de GaAsyP1-y, que já haviam sido detectadas por curvas de rocking. Foram ainda obtidas topografias de superfície em todas as amostras, através de microscopia de força atômica, e o comportamento das curvas rugosidade média versus espessura foi relacionado à tensão na rede, provavelmente causada pela deformação tetragonal da rede cristalina das camadas de GaxIn1-xP Abstract: In this work, semiconductor heterostructures with thin GaxIn1-xP layers of different thicknesses, grown on top of GaAs(001) substrates by the technique of Chemical Beam Epitaxy (CBE); were analyzed through rocking curves and x-ray multiple diffraction. From the rocking curves obtained in a double-crystal and also triple-axes systems it was possible to determine the analyzed structure together with the compositions, the perpendicular lattice parameters and, the thicknesses of the layers in each sample. GaAs strained buffer layers as well as the occurrence of thin epitaxial GaAsyP1-y (13 to 20 Þ ) surface layers between the GaxIn1-xP epilayers and the buffer were obtained from the rocking curve simulations with the x-ray dynamical theory program, giving rise to the best match for the experimental curves. The x-ray multiple diffraction technique has bee of great utility in this work since the Renninger scan portions with the BSD peaks, special MD cases in which the secondary beam is propagated parallel to the sample surface, have provided enough sensitivity to detect the hybrids peaks. These peaks correspond to contributions of the different lattices (substrate or layer) in the same Renninger scan. The adjustment of these peaks with the program[19] based on the MD phenomenon has provided to obtain the lattice parameters (substrate and layer) parallel to the interface and the mosaic spread of the GaxIn1-xP layers and of the GaAsyP1-y thin interafce layers, that have already been detected by the rocking curves. Surface topography of all samples were also obtained by atomic force microscopy and it was possible to relate the behavior of the average roughness curves as a function of the layer thickness to the lattice strain, probably caused by the tetragonal distortion of the GaxIn1-xP layer crystalline lattices Mestrado Física Mestre em Física

Orientador: Jose Alexandre Diniz Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Neste trabalho, filmes finos de nitreto (SixNy), oxido (SiOx) e oxinitreto (SiOxNy) de silicio sobre substrato de silicio, obtidos através da deposição química a partir da fase vapor auxiliada por plasma remoto (RPCVD), foram caracterizados e estudados para aplicações em micromáquinas (micromachining) ou sistemas micro-eletro-mecanico (MEMS). Os filmes de nitreto de silicio (SixNy) foram obtidos para aplicação em estruturas suspensas (pontes e membranas) e como mascara de proteção de dispositivos MOS para remoção do substrato, utilizando os processos de corrosão úmida do substrato de silicio pelas faces superior (front-side bulk micromachining) e inferior (back-side bulk micromachining), respectivamente. Os filmes de oxido de silicio (SiOx) foram aplicados como camada sacrificial em processos de obtenção de estruturas suspensas empregando a técnica de remoção de camadas sacrificiais na superfície (surface micromachining). Os filmes de oxinitreto de silicio (SiOxNy) foram obtidos como filmes alternativos para aplicação em estruturas suspensas (pontes e membranas), utilizando os processos de corrosão úmida do substrato de silicio pela face superior (front-side bulk micromachining). A fabricação destas estruturas e primordial para o desenvolvimento de micro-sensores e micro-atuadores. Neste trabalho foram revisadas as técnicas de processamento CVD (Chemical Vapor Deposition), apresentando a justificativa da escolha do reator ECR (Electron Cyclotron Resonance), que utiliza a tecnologia CVD com Plasma Remoto (RPCVD) para as deposições Abstract: In this work, silicon nitride (SixNy), oxide (SiOx) and oxynitride (SiOxNy) thin films obtained by remote plasma chemical vapor deposition (RPCVD) on silicon substrate were studied and characterized for micromachining or micro electro-mechanical system (MEMS) applications. Silicon nitride films (SixNy) were used in suspended structures (membranes and bridges) and as MOS device protection mask against wet substrate etching, obtained by wet substrate etching processes using the front-side and back-side bulk micromachining techniques, respectively. Silicon oxide films (SiOx) were employed as sacrificial layers to obtain suspended surface structures using the surface micromachining technique. Silicon oxynitride (SiOxNy) films were used as alternative films in suspended structures (membranes and bridges), using the front-side bulk micromachining technique. The fabrication of these structures is primordial for the micro sensor and actuator development. In these work, CVD (Chemical Vapor Deposition) techniques are revised, presenting the choice justification of ECR (Electron Cyclotron Resonance) reactor, which uses RPCVD technology for the depositions Mestrado Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Maria José Santos Pompeu Brasil Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Estudamos a transição de fase estrutural e magnética do MnAs em filmes epitaxiais crescidos por MBE sobre GaAs (001) e em amostras de GaAs (001) que sofreram implantação iônica de Mn e foram submetidas a um tratamento térmico. A transição estrutural nos dois tipos da amostra foi estudada com difração de raios-x em função da temperatura. Os resultados mostraram uma queda na concentração média de a MnAs de forma contínua e suave, com histerese térmica e coexistência de fases em intervalos de temperaturas de até 40o C, diferentemente da transição de primeira ordem no sistema bulk que é abrupta. Investigamos ainda a transição magnética e seu acoplamento com a transição estrutural nos filmes utilizando medidas de magnetometria SQUID e efeito Kerr magneto-óptico. Nas amostras com implantação iônica utilizamos a espectroscopia de massa de íons secundários (SIMS) e a microscopia de força atômica (AFM) para estudar a difusão do Mn para a superfície e a formação de nanoestruturas superficiais. Realizamos também medidas de difração de raios-x com incidência rasante (GID) para determinar a orientação da estrutura cristalina das nanoestruturas de MnAs com relação ao substrato. A morfologia e composição destas nanoestruturas foram estudadas por microscopia eletrônica de transmissão (TEM) e análise de dispersão de raios-x (EDX) Abstract: We have studied the structural and magnetic phase transition of MnAs in films epitaxially grown by MBE on GaAs (001) and GaAs (001) implanted samples with Mn and subsequent annealing. In the two kinds of samples the structural transition was studied by x-ray diffraction as a function of temperature. The results presented a continuous and smooth decrease in the average concentration of a MnAs, characterizing a transition with thermal hysteresis and coexistence of the a and b phases in a temperature range up to 40o C. This behavior differs from that one of the bulk MnAs that presents an abrupt and discontinuous transition. We investigated the magnetic transition on the films and its coupling with the structural one, by experiments in a SQUID magnetometer and magneto-optical Kerr effect. In the implanted samples we performed the Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS) and the Atomic Force Microscopy (AFM) to study the diffusion of Mn to the surface and the formation of superficial nanostructures. We also performed Grazing Incidence x-ray Diffraction (GID) to determinate the crystal orientation MnAs nanostructures with respect to the substrate. The morphological and compositional analysis of these nanostructures were estudied by high resolution Transmission Electron Microscopy (TEM) and Energy Dispersive x-ray Analysis (EDX) Mestrado Física Mestre em Física

Orientador: Iris Concepcion Linares de Torriani Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica "Gleb Wataghin" Resumo: Este trabalho apresenta um estudo de filmes finos e ultrafinos por difração de raios-X com reflexão as simétrica e baixo ângulo de incidência através da utilização do Goniômetro de Guinier. O objetivo principal deste trabalho foi estudar de maneira geral as propriedades da difração por reflexão as simétrica com o intuito de mostrar as possibilidades da técnica na aplicação ao estudo de filmes finos. São apresentados resultados da caracterização de filmes finos de Ge nanocristalino crescidos por sputtering sobre lâmina monocristalina do mesmo material. As análises permitem identificar um perfil de profundidade com relação à textura. Tanto nestas amostras como também em filmes de Au sobre Si monocristalino foi possível subtrair completamente as reflexões do substrato. Outro aspecto interessante desta técnica abordado neste estudo é mostrado com os resultados de uma amostra de GaAs não dopado crescido epitaxialmente sobre substrato de Si monocristalino. Foi obtida uma caracterização da epitaxia sob diferentes ângulos azimutais. Além de mostrar a aplicação desta geometria no estudo dos filmes mencionados, uma grande contribuição desta tese foi, sem dúvida, a implementação da técnica no Laboratório de Cristalografia Aplicada e Raios-X do IFGW onde será usado como importante instrumento de pesquisa Abstract: In this work we present a study of thin and ultrathin3 films by X-Ray diffraction with asymmetric ref1ection and small incidence angle using a Guinier goniometer. The main purpose of this work was to study, in general, the properties of the diffraction by asymmetric ref1ection showing alI the possibilities of this technique when applied to the study of thin films. We present results on characterization of nanocrystalline Germanium thin films deposited by sputtering on aGe substrate. The analyses allow us to identify a depth profile of the films texture. Both for these Germanium samples and for Gold thin films on monocrystalline Silicon it was possible to suppress the substrate ref1ection. Another interesting aspect of this technique is revealed by the results obtained in the study of an undoped GaAs epitaxial layer grown on a monocrystalline Silicon substrate. A characterization of the epitaxy under different azimuths was obtained. Besides showing the application of this geometry in the study of thin films, another contribution of this thesis as the implementation of the technique in the 'Laboratório de Cristalografia Aplicada e Raios-X' (IFGW) where it is going to be used as an important research tool Mestrado Física Mestre em Física

Orientador: Mário Antônio Bica de Moraes Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Foi desenvolvido um sistema que permitiu a obtenção de filmes finos de acetileno polimerizado com e sem incorporação de cobre por um processo combinado de polimerização por descarga luminescente e "sputtering". As propriedades estruturais dos filmes foram estudadas por espectroscopia infravermelha, microscopia eletrônica de varredura e transmissão bem como difração de raios-x. Foi observado que os filmes de polímeros (sem cobre) são essencialmente livres de "pinholes" e amorfos, e que o cobre incorporado ao polímero apresenta-se como uma suspensão de partículas (ou ilhas) na matriz deste. Medições de condutividade elétrica em função da temperatura apresentaram um comportamento linear para Ln s com 1/T no polímero sem incorporação de cobre, e uma linearidade entre ln s e (1/T)1/2 para o polímero com cobre incorporado. A condutividade elétrica .apresentou variação acentuada com a composição de cobre no filme. A dependência entre s e T no polímero com cobre é a mesma observada em alguns filmes finos de materiais cerâmicos depositados em vácuo simultaneamente com metais ("CERMETS") Abstract: A glow discharge apparatus for the synthesis of thin polymer films has been developed and tested. By means of simultaneous sputtering, metals can be incorporated into the films. This system has been used to obtain polymerized acetylene-copper films. The structural proprieties of the films were studied by infrared, X-ray spectroscopy and electron microscopy. The pure polymer films were amorphous and essentially pinhole free. Measurements of the electrical conductivity s as a function of temperature T showed a linear behavior among ln and T-1. For copper-containing polymers ln s was found to be linear T-1/2 it was observed a strong dependence of s with the copper con tent in the film. The temperature dependence of the conductivity in the copper containing polymers was the same observed in thin films of ceramic materials co-deposites with metals (CERMETS) Mestrado Física Mestre em Física

Orientador: Alaide Pellegrini Mammana Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas Resumo: Neste trabalho são apresentados os resultados obtidos com o desenvolvimento e estudo de um sistema de pulverização catódica (sputtering) com múltiplos alvos, na deposição de filmes de tântalo e silício com tensão DC. São apresentados os detalhes relativos ao projeto e à construção das diversas partes e conjuntos elétricos e mecânicos do sistema, bem como a avaliação dos seus desempenhos. O estudo realizado compreendeu a caracterização do sistema, visando determinar a inter-relação dos diversos parâmetros envolvidos no processo de deposição (corrente de alvo, tensão de alvo, pressão na câmara de deposição, blindagem do alvo, distância entre alvo e substrato, material do alvo, estrutura cristalina do substrato, pressão parcial do gás de trabalho e taxa de deposição do filme) e destes com as características dos filmes obtidos (uniformidade de espessura, aderência ao substrato, resistividade elétrica, estrutura cristalográfica, tamanho de grão e composição química) ... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital Abstract: Not informed. Mestrado Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Oswaldo Luiz Alves Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica Resumo: Os óxidos do tipo pirocloro de Bi2MNbO7 (M = In, AI e Mn), obtidos via reação sólido-sólido, são descritos na literatura possuindo propriedades ópticas, eléctricas e magnéticas de grande interesse. Neste Trabalho, pela primeira vez, foram obtidos pós e filmes finos de óxidos mistos do tipo pirocloro de Bi2MNbO7 (M = AI, In, Mn e Mn0,5Fe0,5 pela técnica de decomposição de precursores metalorgânicos (MOD). Cabe destacar que os filmes destes compostos e os óxidos de Bi2Mn0,5Fe0,5NbO7 também são inéditos nesta Dissertação. A obtenção dos pós de Bi2MNbO7 via MOD apresentou como vantagens em relação à reação sólido-sólido, uma redução acentuada no tempo e temperatura de obtenção. A caracterização dos sólidos foi realizada através das técnicas de difratometria de raios X (XRD), espectroscopia Raman e espectroscopia de raios X por dispersão de energia (EDS). Tais técnicas revelaram a formação de estrutura do tipo pirocloro, sendo que no caso dos compostos de Bi2InNbO7 e de Bi2AINbO7 observou-se impurezas de óxido de índio e óxido de alumínio, respectivamente. As deposições dos filmes foram realizadas empregando-se a técnica de dip coating em substrato de vidro borossilicato. A caracterização dos filmes por XRD, SEM e espectro de absorção no UV-Vis-NIR revelou que os filmes foram obtidos com pureza de fase cristalina, uniformes, com cIusters de dimensões nanométricas e excelente qualidade óptica, associada à baixa rugosidade, espessura uniforme e baixo espalhamento de luz. As espessuras calculadas por método óptico foram concordantes com os valores medidos por perfilometria. Observou-se um blue shift da energia da banda proibida para os filmes em função de espessuras menores, o que pode ser devido a interações filme-substrato e/ou devido a efeito quântico de tamanho. As medidas de condutividade elétrica, pelo método de quatro pontas, mostraram que apenas os filmes finos de Bi2MnNbO7 podem ser classificados como semicondutores. Por outro lado, os filmes de Bi2InNbO7 apresentaram comportamento anômalo durante as medidas de condutividade - decaimento acentuado da corrente com o tempo - sugerindo comportamento ferroelétrico. Tal trabalho pôde validar, mais uma vez, a obtenção de filmes multicomponentes pela técnica MOD, além de suscitar o interesse quanto às propriedades de filmes finos do tipo Bi2MNbO7, tais como: ópticas, elétricas e magnéticas. Abstract: The mixed Bi2MNbO7 (M = In, AI e Mn) oxides, obtained by solid-state reaction, have been reported in the literature related to interesting optical, electric and magnetic properties. In this work, for the first time powders and thin films of pyrochlore BiMNbO7 (M =In, AI, Mn and Mn0.5Fe0.5) oxides were obtained through the MOD processo This is also the first work where such films were prepared, as well as the Bi2Mn0.5Fe0.5NbO7 powders. If compared to the solid-state reaction, the MOD process shows advantages such as lower temperature and time of synthesis of BiMNbO7 powders. The powders were characterised by X-ray diffractometry (XRD), Raman spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS). These techniques indicated that powders crystallize as pyrochlore type crystalline structure. However, indium and aluminum oxides were found as contaminants in Bi2lnNbO7 and Bi2AINbO7, respectively. The films were deposited on borosilicate glass substrates by the dip coating technique. The characterization of the films by XRD, SEM and UV-VIS-NIR absorption spectroscopy indicated that these samples were obtained as nanometric clusters with pyrochlore type structure single phase, in addition to a high homogeneity and excellent optical quality. The films thickness data calculated from the interference fringes of the absorption spectra were in accordance with the values measured by perfilometry. The films showed a blue shift of the band gap energy as a function of lower thicknesses, which may be due to changes in the film composition and/or three-dimension quantum size effects. The measurements of electrical conductivity by the four-probe method pointed out that only Bi2MnNbO7 films may be considered as semiconductors. The Bi2lnNbO7 films displayed anomalous electrical conductivity values suggesting a ferroelectric behavior. ln conclusion, this work has valídated the obtainment of these multicomponent films by the MOD process, wich showed interesting optical and electrical properties. Mestrado Química Inorgânica Mestre em Química

Orientador: Francisco das Chagas Marques Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Neste projeto de tese de mestrado apresentamos os resultados de medidas de ressonância paramagnética eletrônica (RPE), realizadas em filmes de nitreto de carbono amorfo (a-C1-xNx(:H)), depositados por duas técnicas diferentes, conhecidas como: Glow Discharge (GD) e Dual Ion Beam Assisted Deposition (DIBAD). Os principais parâmetros obtidos como: A concentração de centros paramagnéticos (CCP), fator (ou valor) g e largura de linha (.Hpp), típicos para a espectroscopia de RPE, são analisados em termos das mudanças promovidas pelo nitrogênio incorporado em nossas amostras de a-C1-x Nx(:H), ao lado de resultados já publicados por outros grupos em temas próximos ao aqui desenvolvido. Diferente da tendência apresentada por outros filmes de carbono amorfo (a-C), depositados por diferentes técnicas, onde se observa que a CCP aumenta, ~10 20 cm -3 , conforme o gap óptico diminui, ~1,0 eV, este último em função da presença de clusters grafíticos maiores, nossas amostras de a-C, principalmente aquelas depositadas por DIBAD, mostram-se claramente fora deste comportamento, como será apresentado, com uma concentração de centros paramagnéticos da ordem de 10 18 cm -3 para um gap óptico de 0 eV. Atribuímos a este comportamento, uma diferenciação entre quais tipos de centros paramagnéticos (localizados ou itinerantes), em função do tamanho do gap óptico, são os responsáveis pelo sinal de RPE observado Abstract: In this present work, measures of Electron Paramagnetic Resonance (EPR) on amorphous carbon nitride films (a-C1-x Nx(:H)), deposited by two different techniques known as Glow Discharge (GD) and Dual Ion Beam Assisted Deposition (DIBAD), will be presenting. The parameters like Paramagnetic Centers Concentration (PCC), g value and linewidth, ordinary within the EPR spectroscopy, are analyzed as the nitrogen is incorporated promoting some structural changes into the our a-C1-x Nx(:H) samples, and besides to results reporting by others groups working in subjects close to that here developed. Differently of the behavior showed by others amorphous carbon films (a-C) deposited by several different ways, where the paramagnetic centers get rise, ~10 20cm -3 , as the optical gap drops, ~ 1.0 eV, due the presence of the largest clusters of graphite sheets, our a-C samples, mainly the ones deposited by DIBAD, presenting in a straight disagree according to this trend, as it will be later explored, with a PCC around 10 18 cm -3 and a 0 eV for the optical gap. We have attributed to this behavior, a transition between localized and itinerant centers, respectably for large and small gap, whose are the responsible for the EPR signal observed Mestrado Física da Matéria Condensada Mestre em Física

Orientador: Sergio Gama Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Filmes finos das fases Fe17TR2, TR = terras raras, são de muito interesse devido as boas propriedades magnéticas que estes materiais possuem na forma de "bulk". Na forma de filmes finos estas propriedades são mantidas, e filmes podem exibir anisotropia magnética perpendicular e altas coercividades. Nossas amostras de Fe17TR2, TR = Nd, Pr, e Sm, foram preparadas principalmente por "flash evaporation", sendo necessário para isto a preparação do material em '"bulk". Os compostos contendo Pr e Nd foram preparados por fusão à arco, em atmosfera inerte de argônio, seguido de tratamento térmico a 1000°C por 10 dias. As amostras foram então trituradas e peneiradas até a espessura de 200 mesh. Para aterra rara Sm, utilizamos um composto já preparado conseguido junto a Goldschmidt Co, que foi peneirado até a mesma dimensão. Para Pr, Nd, e Sm, obtivemos filmes por "flash evaporation" em uma unidade de evaporação Balzers, usando Ta e W como fontes de evaporação. A pressão de deposição foi tipicamente de 10-6 Torr. Para aterra rara samário filmes foram produzidos também por DC "sputtering", utilizando um alvo sinterizado com o material da Goldschmidt CO. Para ambas as técnicas de deposição vários substratos foram testados, como: vidro, vidro recoberto com CaF2 (500Å), alumina, tantalo e cobre laminado. A espessura dos nossos filmes foram de 3.000 à 5.000 Å, medidos por perfilometria e interferometria. Após as deposições os filmes foram tratados termicamente em um forno de lâmpadas sob atmosfera inerte de argônio em temperaturas de 300°C a 700°C. O tempo de tratamento variou de 10 a 180 min. Depois do tratamento térmico a amostra era submetida a uma atmosfera de nitrogênio sob 400°C, por 10 min. Este procedimento de nitrogenação foi feita no forno de lâmpadas. As amostras como depositadas e como tratadas termicamente foram analisadas por difratometria de raios-X, e uma Microanálise Eletrônica foi feita para assegurar a proporção dos elementos do composto. As propriedades magnéticas foram determinadas por um Magnetômetro de Amostra Vibrante, e um Analisador Termo-Magnético Abstract: Films of the Fe17R2Nx phases, R= rare-earthsf are interesting because of the good magnetic and properties these materiais have in bulk form, mainly for R from = Sm, that show axial magnetic anisotropy .In film form these good magnetic properties are maintained, and films can show perpendicular anisotropy high coercivities. For Pr and Nd the bulk material was prepared by arc-melting the components in argon atmosphere, followed by heat treatment at 1000ºC/10 days. The samples were then crushed and sieved down to 200 mesh. For the Sm, we used powder obtained from Goldschmidt Co, sieved to the same size. For Pr, Nd and Sm, films were obtained by flash evaporation in a Balzers deposition unit, using Ta and W heated boats. Base pressure prior to deposition was typically 10-6 torr. For the samarium case we used also a DC sputtering apparatus using a sintered target built with powder from Goldschmidt Co. For both deposition techniquesf several substrate materiais were attempted, as glass, glass covered with a CaF2 buffer layer of 500 Å, aluminaf tantalum foil and laminated copper. Thicknesses were measure using a stillus perfilometer, and ranged from 3.000 to 5.000 Å. After deposition, t films were heat-treated in a lamp furnace under high purity argon. Temperatures ranged from 300ºC up to 750ºC, by 10 until 180 min. After the heat-treatment we did nitrogenation of the films in the same lamp furnace, at 400ºC, during 10 min, under an one atm high purity nitrogen atmosphere. The as-prepared, heat-treated and nitrogenated samples were characterized by x-ray diffraction. Electron microprobe analysis was used to assure that the right proportion of the elements was in the samples. The magnetic properties were determined using a vibrating sample magnetometer (VSM) and an AC thermomagnetic analyser (TMA) Mestrado Física Mestre em Física

Orientador: Jacobus Willibrordus Swart Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica Resumo: Neste trabalho apresentamos um estudo das características físicas e elétricas de filmes finos de tungstênio (W) e siliceto de tungstênio (WSix) em função dos par âmetros de deposição por técnica de "sputtering" tipo RF magnetron. Os filmes finos. com espessura de aproximadamente 200 nm, foram depositados sobre substratos de GaAs e SiO 2/Si. As deposições foram feitas com pressão-base pressão-residual) de cerca de 6.10 Torr. Os parâmetros de deposição eram a pressão de Ar (argônio) e a potência RF, com variação de 5 a 50 mTorr e 300 a 700 Watts, respectivamente. Os filmes foram caracterizados quanto à resistividade (4-pontas), fase do filme (XRD) e composição (AES), sem recozimento e após tratamento térmico por RTA ("Rapid Thermal Annealing"). Diodos W/GaAs e WSi x/GaAs foram fabricados por processo fotográfico e "plasma etching, definindo portas Schottky de 200 µ de diâmetro sobre substrato de GaAs tipo n. (100) e resistividade 10-1 ? cm Cn =; 1.6.10145 cm-a). A estabilidade térmica dos diodos foi estudada recozendo diferentes amostras por RTA em diferentes condições. Estes recozimentos foram realizados em ambiente com sobre-pressão de arsênio eAs). O uso de pressão de Ar elevada durante a deposição resultou em filmes de aIta resistividade fase ß W) e diodos fabricados a partir destes filmes apresentaram baixa estabilidade o térmica Caté aproximadamente 600 C). Filmes de W de baixa resistividade (fase ? -W) foram obtidos reduzindo os valores dos parâmetros de deposição. Diodos fabricados com estes filmes o que apresentaram estabilidade térmica até 820 C/1Os ou 850 C/5s. com altura de barreira de 0.77 eV e fator de idealidade de 1.06 Abstract: This dissertation presents a study of the physical and electrical characteristics of W and WSi x thin films as a function of the deposition parameters, done RF magnetron sputtering. Thin films of about 200 nm thickness were deposited on GaAs and SiO/2Si substrates. The depositions were done after a base-pressure of about 6.10-7 Torr was achieved. The deposition parameters were Ar pressure and RF power, varying from 6 to 50 mTorr and 300 to 700 Watts, respectively. The films were characterized about resistivity C4-point probe), phases CXRD) and composition CAES). before and after rapid thermal annealing CRTA) treatments. W/GaAs and WSi x/GaAs diodes were fabricated using photography procedure and plasma etching for definition of Schotlky gales with 200 µ diameter, on n type. (100). GaAs substrates with resistivity of 10-1 Ocm (n = 1016 cm-3). The thermal stabilily of lhe diodes was studied by annealing different samples by RTA in different conditions. These annealing were performed under an arsenic over-pressure ambient. The deposition of W under high Ar pressure produced films of high resistivity (ß phase) and diodes with low thermal slability (about 600 C). W films of low resistivity (?-W( phase) were obtained after reducing the pressure and power af the deposition process. The diodes made with these films presented a thermal slability up to 820"C/10s or 850"C/5s wilh barrier heighl of 0.77 eV and ideallity factor of 1.06 Mestrado Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Alaide P. Mammana Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica Resumo: Neste texto apresentamos nossos resultados da caracterização de filmes finos de silício amorfo hidrogenado (Si : H-a) obtidos pela técnica de "RF sputtering", usando um antigo sistema Varian que reconstruímos para este fim. As amostras foram depositadas sob diversas condições a fim de compreendermos a influência dos parâmetros do processo, tais como as pressões parciais de 'H IND. 2¿ e Ar, temperatura do substrato, potência de RF e tensão de polarização do catodo, nas propriedades dos filmes depositados. Assim, estudamos a taxa de deposição, a composição e as propriedades elétricas e ópticas de nosso material, medindo a espessura, a condutividade elétrica e a transmitância no IV e VIS das amostras depositadas ... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital Abstract: In this text we present our results on the physical characterization of thin films of hidrogenated amorphous silicon (a-Si : H) obtained by RF sputtering, using an old Varian system that we have re-built for this purpose. The samples have been deposited on several conditions in order to understand the influence of the process parameters as 'H IND. 2¿ and Ar partial pressures, substrate temperature, RF power and cathode bias voltage, on the electrical and physical properties of the deposited films. So, we have studied the deposition rate, the composition and the electrical conductivity and IR and VIS transmitance. The deposition rate was strongly dependent on the 'H IND. 2¿ partial pressure, decreasing from 80 A/min to 20 A/min when the 'H IND. 2¿ pressur increased from 0 to 0.4 mTorr for 200 W of RF power. Increasinf the RF power from 100 to 300 W, the deposition rate increases strongly, but the thickness uniformity is worsened ... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations Mestrado Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Jacobus W. Swart Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Este trabalho de dissertação apresenta o estudo e projeto dos elementos que compõem um sensor de gases baseado na tecnologia de Onda Acústica de Superfície (SAW), tais como, o oscilador colpitts SAW e um ressonador SAW de uma porta, os quais estão na malha de realimentação de um amplificador. Foi realizado também a deposição de diferentes espessuras de filme fino de TiO2 sobre o sensor, a fim de se estudar o efeito da atenuação da SAW na fronteira entre o cristal e o filme. É mostrado que atenuação da SAW acontece no filme na fina camada de aproximadamente 500 angstroms de espessura. A dependência de espessura com a mudança de freqüência e com fator Q do oscilador SAW e ressonador são apresentados, bem como a ssensitividade de massa do ressonador SAW para o filme de TiO2. Um modelo de oscilador SAW usando 2 caminhos acústicos, de melhor sensitividade que aquele de modo simples, foi estudado e proposto Abstract: This thesis presents the study and design of the elements which compose a gas sensor based on Surface Acoustic Wave technology, such as, SAW Colpitts oscillator and the SAW one-port resonator that are presents in the feedback loop of an amplifier. It was done deposition of TiO2 thin film different thickness on the sensor, in order to study the effect of SAW attenuation on the border between the crystal and the film. It is shown that SAW attenuation takes place in the film in thin layer of about 500 angstroms thickness. Thickness dependence of frequency shift and Q-factor of SAW oscillator and resonator, as well as, the mass sensitivity of SAW resonator to TiO2 film are presented. The model of SAW oscillator which uses two acoustic paths, has been studied and proposed. Mestrado Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador : Ioshiaki Doi Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Mestrado

Orientador: Chang Tien Kiang Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química Resumo: Estudou-se os escoamentos multicamadas de polímeros no processo de fabricação de filmes planos. As soluções numéricas das equações de conservação juntamente com equações constitutivas foram obtidas pelo método de elementos finitos, utilizando o pacote comercial "Polyflow". Especificamente, analisou-se através de simulação numérica o processo de fabricação de filmes planos, contendo três camadas de polímeros (A, B e C) à base de poli(etileno tereftalato) (PET). A caracterização reológica das amadas realizou-se em fluxos de cisalhamento e elongacional, obtendo-se as propriedades materiais: viscosidade de cisalhamento, viscosidade elongacional e módulos dinâmicos. Estes dados experimentais permitiram o ajuste de equações constitutivas dos modelos de fluidos newtonianos generalizados e de fluidos viscoelásticos. Estudou-se diversas variáveis de processo, tais como ângulo de introdução das camadas, velocidades das camadas e geometria do canal no ponto de confluência das camadas, através de simulações bidimensionais e tridimensionais. Analisou-se também, o comportamento da interface entre as camadas que pode ocasionar o surgimento de instabilidades nesta região. Os modelos atuais, entretanto, apresentaram limitações para a simulação do processo de coextrusão em três dimensões, devido à incapacidade de descrever inequivocamente a região de contato da interface móvel com paredes rígidas Abstract: Multilayer polymer flow in flat sheet production process was studied. Numerical solutions of conservation and constitutive equations were obtained by a commercial finite element code, "Polyflow". More specifically, the flat sheet production process was applied to three layers of polymers based on polyethylene terephtalate (A, B and C) by using numerical simulations. The rheological characterization of these layers was obtained in extensional and shear flows, in order to measure the material properties: elongational and shear viscosities and complex moduli. These experimental data allowed the adjustment of constitutive equations of generalized Newtonian and viscoelastic fiuid models. Many process variables were studied, including layers introduction angle, velocity and channel geometry of layer confluence region, in bidimensional and tridimensional simulations. The layers interfacial behavior, which can lead to instabilities in these regions, was also studied. Nevertheless, the current models showed limitations in the coextrusion process simulation in three dimension, due to their inability to describe the contact regions of the mobile interface on the walls Mestrado Ciência e Tecnologia de Materiais Mestre em Engenharia Química

Orientador : Alaide Pellegrini Mammana Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas Resumo: Investigamos, neste trabalho, os filmes finos transparetes e condutores de dióxido de estanho (sn02),formados pela oxidação de vapores ricos em 'tetrac10reto de estanho sobre a superfície aquecida (300°C a 450°C) de substratos de vidro e quartzo; e as heterojunções fotovoltáicas obtidas pela deposição destes filmes sobre substratos monocrista1inos de silício. Estudamos a resistividade, a transmitância óptica e o índice de refração dos filmes em função da temperatura dos substratos durante a deposição e da concentração de antimônio introduzida como dopante, com o objetivo de diminuir a resistividade. Tais investigações permitiram determinar as condições de deposição para obtenção de filmes com baixa resistividade e alta transmitância óptica, para o emprego em heterojunções. As heterojunções de Sn02/Si foram construídas sobre silício tipos n e p, com diferentes resistividades. Mediram-se as características I x V com e sem ilumina ção, as características 10g I x V em função da temperatura e as características C x V para diferentes frequências do sinal de medida. As melhores células solares foram do tipo Sn02/Si-n, que apresentaram sob condiçoes AMl densidade de corrente de curto-circuito em torno de 30 ma/cm2, tensão de circuito aberto superior a 400 mV, eficiência de 6% e boa resposta espectral, especialmente para comprimentos de onda curtos. O princípal mecanismo de condução de corrente direta identificado nestas heterojunções foram os processos de recombinação e tunelamento em múltiplas etapas, através de estados na banda proibida do silício. Em altas correntes diretas surgem efeitos de resistência série, que atribuimos à presença de camadas isolantes de óxido,de silício na interface sno2/Si. Nas heterojunções de sn02/Si-p, por outro lado, observamos forte supressão de fotocorrente e nelas a eficiência sob condições AMl é inferior a 0,1%. O comportamento da corrente com a temperatura nestas heterojunções é semelhante ao observado em dispositivos meta1-iso1ante-semicondutor com alta densidade de estados de interface Abstract: Not informed Mestrado Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Mário Antônio Bica de Moraes Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Este trabalho descreve uma nova técnica de deposição de filmes finos de óxido de tungstênio e apresenta uma investigação sobre o processo de deposição e propriedades dos filmes. Os filmes foram obtidos em uma câmara de deposição a vácuo contendo um filamento de tungstênio aquecido por uma fonte de corrente alternada. O oxigênio era admitido na câmara usando um fluxômetro de massa. Os filmes eram formados em um substrato posicionado próximo ao filamento pelos precursores voláteis WxOy, formados na superfície aquecida do tungstênio pela reação entre o oxigênio e o tungstênio. A espessura dos filmes era medida com um perfilômetro e a taxa de deposição, R, foi determinada em função da temperatura do filamento, TF, da pressão de oxigênio na câmara, PO2 e da distância substrato-filamento, D. Um aumento no valor de R foi observado com o aumento de TF de 1500 a 1950 K, mantendo-se PO2fixo. A taxa de deposição também mostrou um aumento quando PO2 era aumentada de 0,8 para 2,1 Pa, para TF fixo. Foi alcançada uma taxa de deposição de 93 nm/min para TF= 1950 K e PO2 = 2.1 Pa. Através do espectro de transmissão ultravioleta-visível dos filmes, o coeficiente de absorção e o gap óptico, EG, foram determinados. Foi encontrado um valor médio de EG de 3,56 ± 0,08 eV. As ligações químicas nos filmes foram investigadas usando-se espectroscopia infravermelha por transformada de Fourier, tanto com luz não polarizada como polarizada, e espectroscopia de fotoelétrons por raios-X. Os dados de espectroscopia infravermelha revelaram a presença de água nos filmes. A análise do pico de XPS W4f mostrou que os átomos de W estão no estado de valência W +6 , típica do tungstênio na estequiometria WO3. Através da análise dos filmes por espectroscopia de espalhamento Rutherford, foi determinada uma razão atômica média entre o oxigênio e tungstênio igual a 3,5 ± 0,3. A difração de raio-X mostrou que os filmes são amorfos. A análise por microscopia de varredura por elétrons mostrou que a superfície dos filmes era uniforme, enquanto as micrografias da seção retas dos mesmos revelaram um material sem estrutura e compacto. As propriedades eletrocrômicas dos filmes foram estudas pela intercalação de Li + em uma cela eletrolítica. Foram encontradas eficiências ópticas de 78 e 125 cm 2 C -1 para 623,8 e 950 nm, respectivamente Abstract: This work describes a novel technique for the deposition of tungsten oxide thin films and reports an investigation on their deposition process and properties. The films were obtained in a vacuum deposition chamber fitted with a tungsten filament heated by an ac power supply. Oxygen was admitted into the chamber using mass flow meters. The films were formed on a substrate positioned near the filament from the volatile Wx Oy precursors generated on the heated filament surface from the reactions between oxygen and tungsten. Film thicknesses were measured using a perfilometer and the deposition rate, R, was determined as a function of the filament temperature, TF, pressure of oxygen in the chamber, PO2, and substrate-filament distance, D. An increase in the R-value was observed for TF increasing from 1500 to 1950 K, for a fixed PO2. The deposition rate also increased for a PO2 increase from 0.8 to 2.1 Pa, for a fixed TF. Deposition rates as high as 93 nm/min was observed for TF= 1950 K and PO2= 2.1 Pa. From the transmission ultraviolet-visible spectra of the films, the absorption coefficient and the optical gap, EG, were determined. An average EG-value of 3.56 ± 0.08 eV was found. The chemical bonds in the films were investigated using Fourier transform infrared spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy. In the former, unpolarized and polarized infrared beams were employed. The infrared spectroscopy data revealed the presence of water in the films. Lineshape analyses of the W4f XPS peak showed that the W-atoms were in the W+6 valence state, typical of tungsten in the WO3 stoichiometry. From Rutherford backscattering spectroscopy analysis of the films, an average O/W atomic ratio of 3.5 ± 0.3 was determined. X-ray diffraction revealed that the films were amorphous. Scanning electron microscopy analysis showed that the film surface was smooth and uniform, while the fracture micrographs of the film cross-section revealed a structureless and compact material. The electrochromic properties of the films were studied for Li + intercalation using an electrochemical cell. Coloration efficiencies of 78 and 125 cm 2C -1 at wavelengths of 632,8 and 950 nm, respectively, were measured Mestrado Física da Matéria Condensada Mestre em Física

Orientador: Edmundo da Silva Braga Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica Resumo: Neste trabalho é apresentado um estudo sobre a obtenção de filmes finos de carbono por deposição química a partir da fase de vapor assistida por plasma de RF. (RF-PECVD), com posterior caracterização dos mesmos através de diferentes técnicas. Inicialmente são apresentadas características gerais sobre o processo de obtenção dos filmes por PECVD, e alguns parâmetros do processo que podem influenciar nas propriedades físico-químicas dos filmes. A seguir são descritas algumas das importantes técnicas utilizadas na caracterização de filmes finos, como Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM), Padrão de Difração de Elétrons, Espectroscopia por Perda de Energia de Elétrons (EELS), Espectroscopia na Região do Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), sendo que essas técnicas foram utilizadas na caracterização dos filmes obtidos. Os filmes obtidos são classificados como filmes amorfos de carbono tipo diamante, constituídos de carbono e hidrogênio, transparentes na região do infravermelho, com índice de refração igual a 2,07, densidade de 1,67 g.cm-3 , gap óptico com valor de 1,34 eV e constante dielétrica em torno de 4. Apresentam coeficiente de extinção próximo de zero e coeficiente de absorção em torno de 105 cm-1 quando a energia é superior a 3,5eV Mestrado Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Vitor Baranauskas Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Doutorado

Orientador: Mário Antônio Bica de Moraes Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Neste trabalho, investigou-se a influência da implantação iônica sobre as propriedades de filmes finos de polímero depositados a partir de plasmas de radiofrequência (40 MHz, 70 W) de dois compostos orgânicos (acetileno e benzeno) e de suas misturas com gases nobres. As irradiações foram realizadas em um implantador iônico, com íons He+ , N+ e Ar+ , à fluências entre 1018 e 1021 íons/m2 e energias de 50 a 150 keV. As propriedades estruturais e ópticas dos filmes foram analisadas por espectroscopias no infravermelho e no ultravioleta-visível, respectivamente. Através de Ressonância Paramagnética de Elétrons, foi verificado que o bombardeamento iônico produz radicais livres na estrutura polimérica. A concentração destas espécies no filme foi investigada em função da energia e da fluência do feixe iônico. Variações nas concentrações dos elementos químicos presentes nas amostras com o bombardeamento iônico foram investigadas por Espectroscopia de Retro-espalhamento Rutherford. A espessura dos filmes foi medida com um perfilômetro, e associada aos dados obtidos por RBS, permitiu a determinação da densidade dos polímeros. Medidas de dureza dos filmes foram realizadas com a técnica de nanoindentação. Usando o método de duas pontas foi determinada a resistividade elétrica dos filmes e, através da exposição a plasmas de oxigênio, foi avaliada a resistência à oxidação. A interpretação dos resultados foi baseada nos perfis de perda de energia dos íons obtidos com o programa TRIM (TRansport of Ions in Matter) Abstract: This work reports the influence of the ion implantation on the properties of thin plasma polymer films deposited from radiofrequency (40 MHz, 70 W) plasmas of two organic compounds (acetylene and benzene) and from their mixtures with noble gases. The irradiations were performed with an ion implanter, using He+, N+ and Ar+ ions, in the fluence and energy range of 1018 to 1021 ions/m2 and 50 to 150 keV, respectively. Infrared and ultraviolet-visible spectroscopies were employed to characterize the structural and optical properties of the films, respectively. Using Electron Paramagnetic Resonance spectroscopy, the formation of free radicals in the film structure was investigated as a function of the ion beam energy and fluence. Rutherford Backscattering Spectroscopy (RBS) was employed to determine the elemental composition of the samples and its change induced by the irradiation. Thicknesses of the films were measured with a profilemeter. Combination of the RBS and film thickness data allowed the determination of the density of the films. Hardness measurements were performed using the nanoindentation technique and the electrical resistivity of the films was determined by the two-point probe. The resistance to oxidation was determined from the etching rate of the polymers in an oxygen plasma. Interpretation of various experimental results were based on the implanted ion and energy loss simulation profiles, obtained with the TRansport of Ions in Matter ¿ TRIM code Doutorado Física Doutor em Ciências

Orientadores: Julio Cesar Hadler Neto, Giulio Bigazzi Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Nesta tese foi proposta uma dosimetria de neutrons que se mostrou bastante apropriada para a datação de minerais com o Método dos Traços de Fissão (MTF). Esta dosimetria, baseada em filmes finos de urânio e de tório naturais, permite que o MTF possa ser utilizado como uma calibração absoluta. Além disto, ela torna possível a obtenção da razão Th/U do mineral a ser datado. A dosimetria de neutrons proposta foi aplicada na datação de uma amostra padrão e rendeu idades compatíveis com outros métodos de datação Abstract: A neutron dosimetry , which was found to be very suitable for mineral dating through the Fission Track Method (FTM), was proposed in this doctoral thesis. This dosimetry , that is based on natural uraniun and thorium thin films, allows the use of the FTM as an absolute calibration. Besides, it makes possible to obtain the Th/U ratio of the mineral to be dated. The proposed neutron dosimetry was applied to date a standard sample, yielding ages that are compatible with other dating methods Doutorado Física Doutor em Ciências

Orientadores : Vitor Baranauskas, Alfredo Carlos Peterlevitz Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Doutorado

Orientador: Oswaldo Luiz Alves Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica Doutorado

Orientador: Edison Zacarias da Silva Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Nas últimas décadas uma geração de nanodispositivos foi desenvolvida. Estes dispositivos nanoeletrônicos são fabricados por novas técnicas fundamentadas em física, química e engenharia. Muitos desses nanomateriais têm suas propriedades físicas alteradas pelo efeito de tamanho, por causa desses novos efeitos é importante entender como estes dispositivos trabalham propriamente a fim de encontrarmos formas de obter novas aplicações baseadas nestes novos efeitos. Nanofios metálicos estão sendo largamente estudados tanto teoricamente como experimentalmente. Recentemente uma nova possibilidade de soldagem foi mostrada experimentalmente entre nanofios de ouro em temperatura ambiente, sem necessidade de aplicação de calor adicional e com baixa pressão, chamada de solda fria (cold welding). Usando Dinâmica Molecular (MD) com potenciais efetivos, nós simulamos o processo de soldagem fria em nanofios de ouro, prata e ouro-prata com diâmetros de 4.3nm em 300 K. Nós mostramos que a soldagem fria é um processo possível até mesmo quando os nanofios sofrem fortes deformações e defeitos antes do processo de soldagem. Durante o processo de soldagem os nanofios resultaram com poucos defeitos. Pequenas pressões foram necessárias para que a soldagem fosse atingida. Nós também realizamos cálculos de Dinâmica Molecular com embedded-atom-method para modelar o crescimento de filmes-finos de paládio depositados em um substrato de ouro para um sistema de aproximadamente 100 mil átomos. Nós mostramos que o filmes-finos de paládio cresceu sob stress sobre o substrato de ouro. Após a deposição de 9 monocamadas o stress armazenado no filmes de paládio relaxou formando defeitos na estrutura do cristal. Defeitos do tipo falhas de empilhamento surgiram nos filmes de paládio formando um padrão de deformação no mesmo. Para quantificar o stress nós também calculamos a evolução do tensor de stress durante o crescimento. Existem fenômenos físicos como fraturas em materiais que são caracterizados pela quebra das ligações atômicas que levam a efeitos macroscópicos. Para estudarmos este tipo de problema, nós desenvolvemos um código inicial que acopla Dinâmica Molecular com Peridyvii namics (PD) (uma recente teoria de contínuo). A ideia básica para acoplar Dinâmica Molecular e Peridynamics está baseada no teorema de Schwarz. Este teorema fornece uma maneira de resolver equações diferenciais em diferentes subdomínios conectados por uma interface. O acoplamento é feito trocando condições de contorno entre subdomínios conectados por esta interface. A parte mais difícil deste acoplamento encontra-se em tratar os dados com ruídos oriundos da Dinâmica Molecular e passá-los para a Peridynamics. Para isto nós usamos uma interpolação estatística chamada interpolação de Kriging. Desta forma nós pudemos alcançar um acoplamento entre MD e PD Abstract: Over the last decades a new generation of nanoeletronic devices have been developed. These nanoeletronic devices have been made by new techniques based on physics, chemistry and engineering. Many of these nanomaterials have shown changes in their physical properties and therefore, it is very important to understand how they work properly in order to find ways to obtain new applications supported by these new effects. Metallic nanowires have been largely studied theoretical and experimentally. Recently a new possibility of welding was experimentally shown in the case of gold and silver nanowires (NWs) at ambient temperatures, without need of additional heat and with low pressures, called cold welding. Using molecular dynamics with effective potentials, we simulated cold welding of gold, silver, and silver-gold NWs with diameters of 4.3 nm at 300 K. We show the cold welding is a possible process in metal NWs and that these welded NWs, even after losing their crystalline structure after breaking, can reconstruct their face-centered-cubic structure during the welding process with the result of very few defects in the final cold welded NWs. The stress tensor shows a low average value during welding with oscillations indicating tension and relaxation stages. Small pressures are required for the process to occur, resulting in a fairly perfect crystal structure for the final NW after being broken and welded. We have also performed Molecular Dynamics calculations with embedded-atom-method to model the growth of a Pd thin film deposited on Au(100) for a system with approximately 100,000 atoms. We showed that the Pd film grew under stress on the Au substrate. After the deposition of 9 monolayers, the stress stored in the Pd film relaxed with the formation of defects, stacking faults in the structure of Pd forming a pattern of deformation in the film. To quantitatively access the defect formation we also measured the stress tensor evolution during growth. There are physical phenomena like brittle fracture that is characterized by breaking of atomic bonds leading to macroscopic effects. In order to study this kind of problems, we developed the initial programming code that couples molecular dynamics (MD) and Peridyix namics (PD) (a new model to continuum). The basic idea to coupling Molecular Dynamics and Peridynamics is based on a mathematical theorem that is known as Schwarz theorem. It gives a way to solve differential equations in different subdomains that are connected by an interface (overlap). The coupling is made by exchanging boundary conditions through of the interface between subdomains. The hardest part is to treat noise molecular dynamics data and after that to pass those data to continuum theories. In order to pass data from MD to Peridynamics we have used a statistical interpolation called Kriging interpolation. This way we can achieve an algorithm to coupling DM with PD Doutorado Física Doutor em Ciências

Orientador: Francisco das Chagas Marques Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin Resumo: Filmes finos multicamadas de óxido de grafeno e óxido de grafeno reduzido apresentam características ópticas, eletrônicas e estruturais variadas devido às possibilidades de composição do material. Podem-se obter isolantes ou condutores elétricos e camadas opticamente opacas ou quase transparentes à radiação visível. Além disto, são importantes elementos precursores na busca de métodos para obtenção em larga escala do grafeno. Estes fatores estimulam a exploração em diferentes aplicações como, dispositivos fotovoltaicos, sensores diversos, além de camada de barreira e/ou permeação de espécies. Este trabalho apresenta resultados sobre a produção, redução térmica em alto vácuo e caracterização de filmes finos de óxido de grafeno. O principal objetivo é correlacionar mudanças estruturais e alterações morfológicas à efusão de espécies que ocorrem durante o tratamento térmico contribuindo para um maior entendimento do processo de redução do óxido de grafeno. Os resultados indicam dois regimes de mudanças de morfologias e uma possível assinatura para os efeitos de efusão sobre a superfície dos filmes. Próximo a 200 oC ocorre uma grande eliminação de espécies químicas que são responsáveis por drásticas alterações em diversos parâmetros como espessura, distância entre folhas de óxido de grafeno e resistividade elétrica. Foram identificadas alterações superficiais na forma de nanoestruturas decorrentes dos processos de redução e efusão de espécies. Em torno de 600 oC ocorre outra alteração de composição que também promove eliminação de espécies químicas. Este estudo mostrou de forma original o perfil completo de espécies químicas que são liberadas dos filmes em reduções térmicas em alto vácuo na faixa de temperatura ambiente até 1000 oC seguido de annealing de 1 hora. Foram identificadas espécies como H2O, CO2, CO, entre outras, sendo estas três as mais intensas. Outro destaque é o perfil de efusão de CO em um segundo estágio de redução próximo à 700 oC, pouco explorado na literatura. A redução térmica promovida diminuiu em 7 ordens de grandeza a resistividade elétrica de filmes de óxido de grafeno, mas não aproximou a estrutura basal de carbono àquela do grafeno, confirmando que a máxima temperatura aplicada, neste caso 1000 oC, não é suficiente para restaurar as áreas amorfas do material, impedindo o alcance de valores ainda maiores para a condutividade elétrica nestes materiais. A aplicação conjunta de várias técnicas analíticas confirma a complexidade das alterações ocorridas com a redução térmica e ilustra como esta classe de materiais, o óxido de grafeno reduzido, apresenta grandes faixas de variações de suas propriedades físicas e químicas Abstract: Graphene oxide and reduced graphene oxide multilayer thin films present diverse optical, electronic and structural characteristics due to compositional configurations. They can be insulators or electrical conductors and opaque or nearly transparent layers to visible radiation. Additionally, they are important precursors for large scale graphene production methods. These factors stimulate the exploration of different applications such as photovoltaic devices, sensors, barrier and/or permeation species layers, among other applications. This study presents the results of production, high vacuum thermal reduction and characterization of graphene oxide thin films. The main objective was to correlate morphological and structural changes to effusion species which occur during the reduction, contributing to a better understanding of the thermal reduction of graphene oxide. The results show two classes of morphological changes and a possible signature for the effusion effect over the surface of the films. Around 200 ºC an intense chemical species release occurs which is responsible for drastic changes in various parameters such as thickness, distance between graphene oxide layers and electrical resistivity. Superficial changes were identified in the form of nanostructures as consequence of reduction processes and effusion of species. At 600 ° C another composition change occurs, which also promotes elimination of chemical species. This study showed original results related to the releasing of chemical species from the films at high vacuum thermal reduction from ambient to 1000 ºC, followed by 1 hour annealing. Species such as H2O, CO2 and CO, among others, were identified as the most abundant. Another highlight is the CO effusion profile in a second reduction stage near 700 °C, little explored in the literature. The thermal reduction decreased by 7 orders of magnitude the electrical resistivity of graphene oxide films, but did not approach the carbon basal structure to that of graphene, confirming that the maximum temperature applied, in this case 1000 oC followed by 1 h annealing, is not enough to restore the amorphous areas of the material, hindering the achievement of higher values of electrical conductivity in these materials. The joint application of several different analytical techniques confirm the complexity of the changes due to the thermal reduction and illustrate how this class of materials, reduced graphene oxide, presents great range of variation of their physical and chemical properties Doutorado Física Doutor em Ciências CAPES 567541/2009 FAPESP CNPQ

Orientador: Edvaldo Sabadini Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química Resumo: O colapso de bolhas ocorre devido à sua elevada energia de superfície. Quando surge um ponto de ruptura no filme líquido, sua retração se inicia e, na faixa de milissegundos, converte a energia potencial de superfície em energia cinética. Apesar da tensão superficial que o filme está submetido, o processo de colapso ocorre a uma velocidade constante. Isso ocorre, pois à medida que o filme retrai, há um aumento de líquido nas bordas da cavidade em expansão. Assim, este aumento de massa nas bordas é responsável por certa desaceleração, fazendo com que a velocidade do colapso da bolha seja constante. Este comportamento geral é o esperado para bolhas formadas com soluções de surfactantes. Neste trabalho foi mostrado pela primeira vez que bolhas formadas por soluções contendo o surfactante catiônico brometo de cetiltrimetilamônio (CTAB) e determinados ânions aromáticos, como o salicilato de sódio, produzem efeitos elásticos que não podem ser descritos pela evolução do colapso da bolha descrita anteriormente. Isto se deve ao fato de que na combinação do CTAB com os ânions aromáticos, ocorre a formação de micelas gigantes. Neste caso, as moléculas aniônicas se inserem entre as cabeças das moléculas dos surfactantes mudando a curvatura do agregado formado. A presença de micelas gigantes foi caracterizada na superfície solução/ar através de espectroscopia de soma de frequência. Assim, quando as bolhas são formadas, as cadeias das micelas gigantes presentes no filme líquido das mesmas se esticam no campo de cisalhamento, armazenando energia elástica. Quando o filme da bolha é rompido, além da energia superficial, a energia elástica referente as cadeias micelares esticadas contribui para aumentar a velocidade de retração da bolha. Em alguns casos a velocidade de retração chega a ser em torno de vinte vezes mais rápida em relação as bolhas sem micelas gigantes. Para execução dos experimentos foi usada uma câmera digital com captura de imagens de 6000 fotos por segundo, permitindo obter medições quantitativas sobre alterações na velocidade de retração do filme, bem como alterações morfológicas produzidas pelas micelas gigantes Abstract: The bubble collapse occurs due to its high surface energy. When there is a collapsing point in the liquid film, its retraction begins and within a milliseconds it converts the surface potential energy into kinetic energy. Despite of the surface tension exerted on film, the collapse process occurs at constant speed. This occurs because, as the film retracts, there is an increase in liquid at the edges of the expanding cavity. Thus, this mass increase at the edges is responsible for some deceleration, resulting in a constant speed during the bubble collapse. This general behavior is expected for bubbles formed through surfactant solutions. This work was the first to show that bubbles formed by solutions containing the cationic surfactant cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) and certain aromatic anions such as sodium salicylate, produce elastic effects that cannot be described by the afore mentioned soap bubble collapse evolution. This is due to the fact that the combination of CTAB with aromatic anions causes the formation of giant micelles. In that case, the anionic molecules are inserted between the heads of the surfactant molecules, changing the curvature of formed aggregate. The presence of giant micelles was characterized on the solution/air surface through sum frequency spectroscopy. When the bubbles are formed, the giant micelles chains present in the liquid film stretch in the shear field, storing elastic energy. When the bubble film is ruptured, in addition to the surface energy, some elastic energy stored in the stretched micellar chains adds to the bubble speed retraction. In some cases the retraction speed is up to around twenty times faster than in the bubbles without giant micelles. A digital camera was used in the experiments to capture 6000 frames per second, allowing the obtainment of quantitative measurements in the changes in the retraction speed of the film, as well as morphological changes produced by the giant micelles Doutorado Físico-Química Doutor em Ciências PETROBRAS

Orientadores: Annette Gorenstein, Maurício Urban Kleinke Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica "Gleb Wataghin" Resumo: Neste trabalho, a morfologia da superfície de filmes finos de NiOx e MoOx depositados por pulverização catódica foi estudada através da técnica de microscopia de força atômica e por técnicas eletroquímicas (voltametria cíclica e espectroscopia de impedância eletroquímica). Em cada técnica, a caracterização da superfície foi feita por meio de sua dimensão fractal, usando-se o conceito de leis de escala. Os resultados da microscopia de força atômica mostraram que os filmes apresentam uma morfologia granular, típica de superfícies depositadas por esta técnica. Para todas as amostras foram obtidos dois valores para a dimensão fractal, indicando duas dinâmicas de crescimento distintas: uma global, relacionada à distribuição dos grãos na superfície da amostra e outra local, associada à distribuição existente no topo de cada grão. Resultados semelhantes foram obtidos por voltametria cíclica e impedância eletroquímica. Por voltametria cíclica, a dinâmica de crescimento local é evidenciada em altas velocidades de varredura, enquanto que o regime global é associado à medidas em baixas velocidades de varredura. A faixa de freqüência escolhida nos experimentos de espectroscopia de impedância eletroquímica foi compatível com as estruturas menores da superfície (regime local). Em todos os casos, os valores da dimensão fractal encontrados estão em boa concordância Abstract: In this work, the surface morphology of NiOx and MoOx thin films deposited by r.f. sputtering was studied by atomic force microscopy and electrochemical techniques (cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy). For each technique, the surface characterization was done by the fractal dimension, using the concept of scaling laws. The results of atomic force microscopy showed a typical grain morphology, characteristic of r.f. sputtered films. For all samples, two fractal dimension values were obtained, indicating two distinct growth dynamics: a global one, corresponding to the distribution of the grains at the surface, and a local one, associated to the morphology at the top of each grain. Similar results were obtained by cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy. In the first technique, local scaling regimes are sensed at high scan rates and global scaling regimes corresponds to measurements performed at low scan rates. The selected frequency range for the electrochemical impedance spectroscopy measurements allowed to sense the smallest structures (local regime). In all cases, the calculated fractal dimension values are in excellent agreement Doutorado Física Doutor em Ciências

Orientador: Peter Jurgen Tatsch Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: O objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de um processo para a obtenção de óxido de gálio (A-Ga2O3). Foi montado um sistema de crescimento para deposição química a partir de vapor (CVD - Chemical Vapor Deposition), constituído de uma câmara de reação, aquecida por um forno resistivo de 3 zonas. A partir da reação do gálio metálico com a mistura de H2 e O2 foram sintetizados cristais de A-Ga2O3, e depósitos de filmes de A-Ga2O3 sobre SiO2, em temperaturas entre 800°C e 1050°C. Na síntese foram obtidas estruturas em forma de whiskers e nos depósitos, filmes policristalinos auto-sustentáveis com propriedades semicondutoras do tipo p. Tanto os whiskers como os filmes depositados foram caracterizados pelas técnicas de difratometria de raios X em amostras policristalinas, espectroscopia Raman e efeito Hall. As superfícies foram analisadas por microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura (MEV). As análises mostraram que o material tem boa cristalinidade e é de alta pureza Abstract: The main objective of this work was to develop a process to obtain gallium oxide (A-Ga2O3) by Chemical Vapor Deposition (CVD). With this purpose, a CVD system was developed and employed for material growth at temperatures between 800°C and 1050°C. In the initial stage a mixture of hydrogen, oxygen and metallic gallium was used to provide the A-Ga2O3 whiskers growth, which were characterized and studied. Next we were able to produce a self-sustainable p-type polycrystalline film of A-Ga2O3 with semiconducting properties. Both, hiskers and films, were characterized using X-ray power difractometry, Raman spectroscopy and Hall effect. Surface analyses were carried out using optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM). The whiskers and films were highly pure and of a very good crystallinity Doutorado Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Maria Helena Andrade Santana Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica Resumo: Este trabalho visa o desenvolvimento tecnológico de uma vacina gênica, destinada ao combate à tuberculose, na qual o DNA encontra-se veiculado em lipossomas. Foram enfocados três aspectos principais: 1.A preparação e caracterização de estruturas lipídicas funcionais veiculando o DNA, projetadas para atenderem aos requisitos de imunização contra a tuberculose; 2. Complexação do DNA com peptídio sintético promotor de transporte nuclear e veiculação na estrutura lipossomal que se mostrou mais promissora nos ensaios in vitro e in vivo realizados no CPT-RP. 3. Análise do escalonamento da produção da estrutura lipossomal mais promissora para subsequente veiculação do DNA. Duas estruturas lipossomais foram compostas por lipídios com as seguintes funcionalidades: estrutural, de incorporação do DNA e atração eletrostática com a superfície das células, de intensificação da liberação do DNA no citoplasma celular. Foram preparadas pelo método da desidratação-rehidratação, gerando DRVs (¿dehydrated-hydrated vesicles¿). O DNA foi associado à essas estruturas, localizando-se no interior, [DRV(DNA)] ou prefencialmente na sua superfície [DRV-DNA]. A terceira estrutura, um agregado lipídico não lipossomal designado por lipoplexo, foi preparado na ausência do lipídio estrutural, contendo o DNA associado em toda a sua superfície. As estruturas foram caracterizadas através do seu diâmetro hidrodinâmico e distribuição de tamanhos, razão de cargas para completa incorporação do DNA, carga superficial, transição de fases, acessibilidade de sonda de fluorescência ao DNA e morfologia. O peptídio sintético com seqüência não convencional foi associado à estrutura DRV-DNA. O escalonamento da produção de lipossomas foi analisado através de dados experimentais e simulação matemática da cinética de produção de lipossomas em sistema multitubular. Dos resultados conclui-se que a estrutura DRV-DNA é promissora para a produção de vacina contra a tuberculose tanto pela sua efetividade biológica quanto do ponto de vista tecnológico Abstract: This work contributes to the technological development of a gene vaccine against tuberculosis, where DNA is transported within liposomes. The three main aspects focused on were: 1. Functional lipid structures for DNA delivery were prepared and characterized in the attempt to obtain immunization standards against tuberculosis; 2. The best lipid structure was chosen from in vitro and in vivo assays performed in the ¿Centro de Pesquisas em Tuberculose de Ribeirão Preto¿ ¿ CPT-RP. A synthetic peptide that promotes nuclear transport was complexed to DNA and included into the best lipid structure. 3. Scale up analysis for the production of the best lipid structure that was used for DNA delivery. Two types of liposomes were composed by lipids with the following properties: (i) structure, (ii) DNA incorporation and electrostatic attraction with cell surface, and (iii) helper, that facilitates the DNA release to the citosol. These structures were prepared by the dehydrated-hydrated method, generating DRVs (dehydrated-hydrated vesicles). The DNA was associated in the inner compartment, [DRV(DNA)], or mostly at the surface [DRV-DNA] of these structures. The third structure, a lipid aggregate that does not form liposomes and was named lipoplex, was prepared in the absence of the structural lipid, used in previous preparations, which contained DNA associated with all of the aggregate¿s surface. The physico-chemical characterization of the structures were based on the hydrodynamic diameter and size distribution of the lipid particles, charge ratio for DNA incorporation into the lipid structure, surface charge, phase transition temperatures, the fluorescent probe accessibility to DNA and morphology of the particles. A synthetic peptide, with non-conventional sequence was associated to the DRV-DNA structure. The scale up for the liposome production was analyzed through the acquisition of experimental data and mathematical simulation of the liposomes production in a multitubular system. The results demonstrate that the incorporation of DNA into a lipid structure is very promising as a tuberculosis vaccine, especially in regards to the complexation of DNA with empty DRVs. The technological aspects of scaling up also confirm the viability of preformed liposomes production Doutorado Desenvolvimento de Processos Biotecnológicos Doutor em Engenharia Química

Orientador: Cecilia A. C. Zavaglia Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica Resumo: O carbono tipo diamante ("diamond-like carbon" - DLC) tem demonstrado características, como alta dureza, baixo atrito, resistência ao desgaste e à corrosão, e biocompatibilidade, que podem melhorar as propriedades de implantes sólidos e articulados. O processo de imersão em plasma vem sendo usado para depositar DLC em substratos tridimensionais, pois, com esta técnica, se consegue melhor adesão do que com as técnicas convencionais. Neste trabalho, filmes de DLC foram depositados, pelo processo de imersão em plasma, em lamínulas de vidro, silício e liga de titânio Ti-13Nb-13Zr. A caracterização da microestrutura, morfologia, dureza e adesão dos filmes de DLC foi feita por espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia de força atômica (MFA), nanoindentação e ensaio de puxamento. Como exemplos de peças tridimensionais, filmes de DLC foram depositados em implantes osteoarticulares de quadril e joelho, titânio poroso (esponja de célula-aberta, semelhante à estrutura do osso esponjoso, expandida a vácuo), facas industriais, bisturi cirúrgico, engrenagem de motor, tubos de quartzo e de alumínio, e outros objetos. O filme obtido apresentou boas propriedades mecânicas, aumentando em 2 vezes a dureza da liga de Ti, alta adesão (filme sem interface definida e sem delaminação), resistência ao desgaste, baixa rugosidade e uniformidade de deposição em superfícies tridimensionais. Os resultados de corrosão (polarização de Tafel e espectroscopia de impedância eletroquímica em fluido corporal simulado) mostraram que o revestimento de DLC melhora a resistência da liga de Ti à corrosão. No ensaio de biocompatibilidade in vitro, com células fibroblásticas, foram estudados a citotoxicidade, adesão e morfologia celular (estudo citoquímico, microscopia de contraste de fase, MEV e MFA). No ensaio de biocompatibilidade in vivo, a liga de Ti-13Nb-13Zr, revestida com DLC, foi investigada em tecido muscular e ósseo de ratos após 4 e 12 semanas do procedimento cirúrgico. A interface formada entre o DLC e o tecido foi investigada por histologia convencional, e os implantes retirados por MEV. A interface entre o implante e o tecido ósseo, não descalcificado, foi estudada por MEV na modalidade retroespalhamento. Os resultados mostraram a biocompatibilidade in vitro e in vivo do filme de DLC, e foi verificado também que os implantes revestidos com DLC possuem resposta biológica mais favorável do que os implantes não revestidos Abstract: Diamond-like carbon (DLC) films are often considered a suitable coating material for orthopaedic applications. It has proven characteristics, such as hardness, wear resistance, low friction coefficient and biocompatibility that improve the properties of solid and articulated implants. Recently, the plasma immersion process was used to deposit DLC films with superior adhesion properties to those prepared with conventional techniques. DLC coatings were deposited on glass coverslips, silicon (Si) and Ti-13Nb-13Zr substrates using the plasma immersion process. The microstructure, morphology, roughness, hardness and adhesion of DLC films were characterized using Raman spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), nanoindentation and pull-test. As examples, DLC films produced by plasma immersion were deposited on industrial knives, surgical knives, knee implants, femoral heads (of hip prostheses), titanium foams, transmission gears of motorcycles, aluminium pipes, quartz pipes, and others objects. The corrosion susceptibility of DLC coatings produced by plasma immersion was studied in a simulated body fluid environment (Hanks' solution) using polarization test and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Electrochemical results showed that DLC coating produced by plasma immersion could improve corrosion resistance, and no significant damage has been observed. Vero cells (fibroblasts) were utilized for the in vitro biocompatibility studies, by cytotoxicity, adhesion and cell morphology (phase contrast microscopy, SEM, AFM, and cytochemical study). DLC-coated Ti-13Nb-13Zr was investigated in an animal model using the muscular tissue and femoral condyles of rats for intervals of 4 and 12 weeks postoperatively. The interface between the implants and tissue were analysed by light microscopy, and the removed implants by SEM. The SEM by backscattering was used to access the interface between the implants the bone tissue without decalcifying. Our results indicate that DLC coatings are biocompatible in vitro and in vivo Doutorado Materiais e Processos de Fabricação Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Ioshiaki Doi Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: Conforme os dispositivos eletrônicos atingem dimensões nanométricas, surgem limitações que não podem ser solucionadas com os materiais empregados atualmente, como efeito de canal curto, depleção de porta, corrente de fuga e variação do Vt devido à variação estatística da dopagem. Dessa forma, novos materiais devem ser introduzidos no processo de fabricação para solucionar estes problemas. Um dos materiais cotados é a liga de silício germânio policristalino (SiGe-poli) em substituição ao Silício poli cristalino (Si-poli), utilizado atualmente como material de porta em MOSFET's. Nesta tese, estudamos a deposição de filmes de SiGe-poli utilizando um reator LPCVD vertical visando a fabricação de dispositivos MOS. Tanto o processo de deposição como características morfológicas e físicas dos filmes obtidos foram analisadas. Também foram realizadas medidas elétricas nas amostras e em dispositivos. Verificamos que os filmes obtidos apresentam uma excelente uniformidade e suas características elétricas permitem o seu uso em eletrodos de porta de dispositivos MOS Abstract: As electron devices shrinks to nanometric scale, new concerns emerge that can not be solved using the materials employed nowadays such as short channel effect, gate depletion, high leakage current and Vt spreading due to statistical variation of the doping process. Thus, new materials must be included in the manufacturing process in order to solve these problems. One of these materials is the polycrystalline silicon germanium alloy (poly-SiGe) as substitution for the polycrystalline silicon (poly-Si) in MOSFET gate applications. In this thesis, we study the deposition of poly-SiGe thin films using a vertical LPCVD reactor aiming for MOS devices fabrication. 80th the deposition process and morphological and physical characteristics of the deposited samples were evaluated. Electrical measurements were also performed on the samples and on devices. We found that the obtained samples have an excellent uniformity and that the electrical characteristics allow its usage as gate electrodes in MOS devices Doutorado Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Ítalo Odone Mazali Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química Resumo: Este trabalho de tese é referente à preparação e caracterização de sistemas nanoestruturados na forma de nanopartículas caroço-casca e filmes finos alternados dos óxidos semicondutores: TiO2, MoO3 e WO3. Para tal finalidade foram preparadas nanopartículas monocomponentes individuais dos três óxidos mencionados (PVG/TiO2, PVG/MoO3 e PVG/WO3) e nanopartículas caroço-casca bicomponentes (PVG/TiO2-MoO3, PVG/MoO3-TiO2 e PVG/TiO2-WO3), usando o vidro poroso Vycor® (PVG) como suporte. Também foram preparados filmes finos individuais e alternados de TiO2 e MoO3. Para a síntese das nanopartículas foram feitas impregnações do PVG com soluções precursoras dos compostos di-(propóxido)-di-(2-etilhexanoato) de titânio (IV) em hexano, 2-etilhexanoato de molibdênio (VI) em hexano e do composto di-[hexaquis(m-acetato)triacetato(m3-oxo)tritungstênio(III, III, IV) em água. Foi empregado o procedimento de ciclos de impregnação-decomposição sucessivos, que consiste em repetir, empregando o mesmo suporte poroso, o procedimento de impregnação do composto e sua posterior decomposição térmica. Com este método foi possível controlar o tamanho das nanopartículas, que seguido da alternância dos precursores envolvidos em cada ciclo levou a obtenção de nanopartículas compostas por bicamadas (caroço-casca). Os sistemas de nanopartículas foram caracterizados pelas técnicas de espectroscopia Raman, espectroscopia UV-Vis no modo de refletância difusa, difração de raios X usando radiação síncrotron e microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução. As nanopartículas individuais PVG/TiO2, PVG/MoO3 e PVG/WO3 e as nanopartículas caroço-casca PVG/TiO2-MoO3, PVG/MoO3-TiO2 e PVG/TiO2-WO3 exibiram efeitos de confinamento quântico por tamanho. Os resultados de caracterização mostraram que a variação do número de ciclos de impregnação-decomposição permitiu controlar o diâmetro do caroço e a espessura da casca, evidenciando as potencialidades das técnicas de caracterização para tal finalidade. Este resultado mostrou que o método de decomposição de precursores metalorgânicos, aliado ao procedimento de ciclos de impregnação-decomposição, mostrou-se eficiente na obtenção de nanopartículas caroço-casca hierarquicamente organizadas. Os filmes finos de TiO2 e MoO3, individuais e alternados, foram depositados sobre substratos de quartzo a partir de ciclos sucessivos de deposição-decomposição alternados, empregando-se a técnica de dip coating. Os filmes finos foram caracterizados por perfilometria óptica, espectroscopia UV-Vis no modo de refletância difusa, espectroscopia Raman, microscopia Raman Confocal, microscopia de força atômica e microscopia eletrônica de varredura com análise espectroscópica de dispersão de energia. Os filmes finos alternados bicomponentes são formados por uma estrutura bicamada entre os dois óxidos componentes. Apesar da maior dimensão dos filmes finos, escala micrométrica, em comparação com as nanopartículas caroço-casca, escala nanométrica, foi possível identificar por espectroscopia Raman a presença dos dois óxidos mostrando que a camada do componente superior não suprime o sinal Raman do componente inferior Abstract: This work reports the synthesis and characterization of nanostructured systems - core-shell nanoparticles and alternate thin films - based on the semiconductor oxides: TiO2, MoO3 and WO3. For this purpose, individual monocomponent nanoparticles (PVG/TiO2, PVG/MoO3 and PVG/WO3) and bicomponent core-shell nanoparticles (PVG/TiO2-MoO3, PVG/MoO3-TiO2 and PVG/TiO2-WO3) of the above mentioned oxides using porous Vycor® glass (PVG) as support were synthesized. Also, individual thin films and alternate thin films of TiO2 and MoO3 were prepared. For the nanoparticles synthesis, the procedure used was based on the impregnation of PVG pieces with titanium (IV) di-(n-propoxy)-di-(2-ethylhexanoate) in hexane, molybdenum (VI) 2-ethylhexanoate in hexane, or di-[hexakis(m-acetato)triacetate(m3-oxo)tritungstato of hexakis(m-acetate)triaquo(m3-oxo)tritungsten(III, III, IV) in water, followed by thermal decomposition. This procedure, successively repeated over the same PVG piece, was named impregnation-decomposition cycle. With this method it was possible to control the nanoparticles size, and by alternating the metallo-organic precursors used, it was possible to obtain nanoparticles with core-shell architecture. Nanoparticle-based systems were characterized by Raman and diffuse reflectance UV-Vis spectroscopies, powder X-ray diffraction using synchrotron radiation and high resolution transmission electron microscopy. Individual nanoparticles PVG/TiO2, PVG/MoO3 and PVG/WO3 and the core-shell nanoparticles PVG/TiO2-MoO3, PVG/MoO3-TiO2 and PVG/TiO2-WO3 are under quantum confinement regime. Characterization showed that the change in the impregnation-decomposition cycle number enables one to control the core size and shell thickness, showing the potential characterization for this purpose. This result showed that metallo-organic decomposition method and impregnation-decomposition cycle procedure is efficient to prepare organized hierarchically core-shell nanoparticle. Thin films of individual and alternated TiO2 and MoO3 were prepared by dip coating of the Ti(IV) and Mo(VI) metallo-organic precursors listed above over quartz slides, followed by thermal decomposition. This procedure, successively repeated over the same quartz slide, was named deposition-decomposition cycle. The thin films were characterized by optical profilometry, Raman and diffuse reflectance UV-Vis spectroscopies, confocal Raman microscopy, atomic force microscopy and scanning electron microscopy with energy dispersive spectroscopic analysis. The thin films formed by two-component show bilayered structure between the two oxide components. Despite the differences in dimension between thin films - in micrometer scale - and the supported core-shell nanoparticles - in nanometer scale - Raman spectroscopy was able to identify in both systems the presence of the two oxides, showing that the top layer component does not suppress the Raman signal of the lower component Doutorado Química Inorgânica Doutor em Ciências

Orientador: Jose Alexandre Diniz Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e Computação Resumo: O presente trabalho tem como objetivo a caracterização de filmes finos de óxido de titânio para aplicação em transistores de efeito de campo sensíveis a íons, do inglês ion sensitive field effect transistors (ISFETs). Para isso, filmes finos de titânio de diferentes espessuras foram depositados através de uma evaporadora por feixe de elétrons sobre substrato de silício. Posteriormente, estes filmes foram oxidados e recozidos utilizando diferentes temperaturas através de um forno de processamento térmico rápido, do inglês rapid thermal process (RTP). Os filmes de óxido de titânio (TiOx) foram então caracterizados de forma estrutural através das técnicas Elipsometria, Espectroscopia Infravermelho, Espectroscopia RAMAN, Microscopia de Força Atômica e Espectroscopia de Retroespalhamento Rutheford. Dependendo da temperatura do patamar de tratamento térmico, foram obtidos filmes com diferentes concentrações de oxigênio, o que influenciou na espessura final, no índice de refração, na rugosidade da superfície e nos contornos de grão da superfície dos filmes. Através da caracterização estrutural foi possível verificar a formação de filmes de TiOx compostos principalmente da estrutura cristalina rutilo do TiO2, mas que também apresentaram a estrutura cristalina anatase, além da formação de uma fina camada de Ti2O3 e SiO2 entre o substrato de silício e o filme de TiOx. A caracterização elétrica realizada através da análise das curvas I-V e C-V, obtidas a partir de capacitores confeccionados através da deposição de eletrodos de aluminio (Al/Si/TiOx/Al), demostraram a obtenção de dielétricos de boa qualidade com valores de constante dielétrica entre 12 e 33, densidade de carga na interface da ordem de 1010/cm2 e densidade de corrente de fuga entre 1 e 10-4 A/cm2. Transistores de efeito de campo foram confeccionados para a obtenção de curvas IDxVDS e log IDxTensão. Foi encontrado valor de tensão de Early igual a -1629V, resistência de saída, ROUT, igual a 215MO e slope de 100mV/dec para o dielétrico de TiOx obtido com tratamento térmico em 960°C. O filme de TiOx tratado térmicamente em 600°C foi testado como sensor através de medidas C-V adaptadas e apresentou deslocamento da VFB em função da variação do pH da solução testada, apresentando potencial como sensor de pH. Abstract: This work presents the characterization of thin titanium oxide films as potential dielectric to be applied in ion sensitive field effect transistors. The films were obtained through rapid thermal oxidation and annealing of titanium thin films of different thicknesses deposited by Ebeam evaporation on silicon wafers. These films were analyzed by Ellipsometry, Infrared Spectroscopy, Raman Spectroscopy, Atomic Force Microscopy and Rutherford Backscattering Spectroscopy. The final thicknesses of the thin films, roughness, surface grain countors, refractive indexes and oxigen concentration depend on the oxidation and annealing temperature. Structural characterization showed the presence of other oxides such Ti2O3, an interfacial SiO2 layer between the dielectric and the substrate and the anatase crystalline phase of TiO2 films besides the mainly found crystalline phase rutile. Electrical characterizations were obtained through I-V and C-V curves of Al/Si/TiOx/Al capacitors. These curves showed that the films had high dielectric constants between 12 and 33, interface charge density about 1010/cm2 and leakage current density about 1 and 10-4 A/cm2. Field effect transistors were made in order to analyze IDxVDS and log IDxBias curves. Early tension value of -1629V, ROUT value of 215MO and slope of 100mV/dec were calculated for the TiOx thin film thermally treated with 960°C. The TiOx thin film thermally treated with 600°C was successfully tested as pH sensor through adapted C-V measurements, which showed shifts in the VFB according to the H+ concentration in tested solutions. Mestrado Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Edison Zacarias da Silva Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Nós apresentamos nesse trabalho dois assuntos relevantes na atualidade:Crescimento de filmes finos metálicos e nanoindentação.Estudamos esses sistemas utilizando dinâmica molecular com potenciais empíricos. Nós mostramos que é possível modelar o crescimento epitaxial utilizando potenciais adequados e uma específica metodologia de deposição. No crescimento de filmes finos estudamos três sistemas utilizando o potencial EAM:Cu/Ag(001),Cu/Au(001) e Pd/Au(001). Para Cu sobre Au e Cu sobre Ag obtivemos resultados de acordo com experimentos anteriores. Enfatizamos que a temperatura e a espessura do filme depositado estão relacionadas com as estruturas apresentadas durante o crescimento. Mostramos que a princípio o filme cresce sob stress numa fase instável bcc, porém ao atingir uma espessura crítica relaxa numa estrutura bct. Então, após a relaxação o filme apresenta um padrão de deformação (stripes). A Relação entre temperatura espessura e porcentagem de átomos nucleados bcc foi quantificada num gráfico. Para o caso Pd sobre Au mostramos que o crescimento resultou num padrão de deformação após atingir 11 camadas. Analisamos as estruturas e indentificamos defeitos tipo "falhas de empilhamento ". Para a modelagem de sistemas semicondutores nós utilizamos o potencial de Terso ..Com um indentador esférico de diamante indentamos uma superfície de silício.Um gráfico de deslocamento do indentador em função da pressão é apresentado. Analisamos o número de coordenação dos átomos de silício quando o indentador atingiu certos valores de pressão. Abstract: In this work we present two important and current subjects:Metalic thin .lms and nanoindentation. We studied these systems using molecular dynamics with empirical potentials. We showed that it is possible to model the epitaxial growth using a suitable potential and a specific methodology for deposition.Concerning the growth of thin films,we studied three systems using EAM potential:Cu/Ag(001),Cu/Au(001)and Pd/Au(001).For Cu on Au and Cu on Ag,our results are in agreement with previous experiments. We stress that the existence of a bcc and bcc/bct are related to temperature and thickness of the deposited film. We showed that during the deposition of the first few layers,the film grows under stress to form an unstable bcc phase,but after a critical thickness it relaxes in a bct structure.Then,when the film is relaxed it presentes a deformation pattern (stripes). The relationships between temperature,thickness and formed structures are presented. For the case of Pd on Au the growth resulted in a deformation pattern after we deposited 11 mono-layers. We analysed the structures and found defect types known as stacking faults. To model semiconductors systems we used the Tersoff potential. We indented a surface of silicon with a spheric indenter of diamond.A graph of dislocation as function of pressure for the indenter is presented. We analysed the coordination number of silicon atoms when the indenter reached specific values of pressure. Mestrado Física da Matéria Condensada Mestre em Física