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No. of bitstreams: 1 machado_dho_dr_bauru.pdf: 6606698 bytes, checksum: 381cfce35b622e58e9338fc5ced918a3 (MD5) Previous issue date: 2020-04-30 Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) Este trabalho visa apresentar o desenvolvimento e as principais conclusões referentes à combinação de heterojunções a base de GaAs com óxidos semicondutores, para aplicações em dispositivos optoeletrônicos. O texto foi dividido em duas partes principais, sendo a primeira parte voltada para a síntese e produção do SnO2, relacionada com a formação da heteroestrutura GaAs/SnO2; e a segunda parte é focada na produção dos ressonadores de onda acústicas de bulk,na ordem de GHz, a base de GaAs/ZnO. Na primeira parte, priorizou-se filmes de SnO2, que foram depositados por duas técnicas: sol-gel dip-coating e evaporação resistiva. Os filmes foram depositados sobre substratos de vidro soda-lime, e sobre substratos de GaAs, de quartzo e de a-SiO2. SnO2 foi também depositado sobre filme de GaAs depositado por sputtering. No caso da evaporação resistiva, a rota sol-gel é utilizada também para a preparação do pó que é utilizado como precursor para a evaporação resistiva de filmes de SnO2, combinando essas duas técnicas. Foram investigadas as propriedades ópticas e elétricas de filmes finos de SnO2 dopado com 1% de Er3+ e estruturas hibridas de GaAs/SnO2: Er3+. Entre os principais resultados, verificou-se: 1) espectros de luminescência diferentes do íon Er3+ ao se depositar SnO2 sobre substrato de vidro ou GaAs; 2) Microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de energia dispersiva de raios-x (EDX) para filmes de SnO2, depositados por evaporação resistiva, atestaram uma relação da temperatura de tratamento térmico com a concentração de íons de Er nas camadas superficiais; 3) a concentração de íons de Er3+ na superfície de filmes evaporados de SnO2 possui um papel importante para a observação da fotoluminescência destes íons e para adsorção de gás na superfície; 4) MEV e microscopia óptica para filmes de SnO2 depositados por evaporação resistiva mostram que esses filmes apresentam boa aderência sobre filmes de GaAs, estando relacionado com a combinação das técnicas sol-gel e evaporação resistiva. Na segunda parte do trabalho, onde se utilizou combinação de filmes de GaAs depositado por epitaxia de feixe molecular (MBE) com óxido de ZnO, depositado por sputtering, investigou-se a geração e propagação de ondas acústicas de bulk (BAW) de alta frequência em substratos de GaAs usando filmes finos piezoelétricos de ZnO e AlN produzidos por RF sputtering. Foi verificada a eficiência de conversão eletroacústica de ressonadores de BAW baseados nesses materiais piezoelétricos. Foi investigada a propagação das ondas acústicas longitudinais na faixa 1 a 20 GHz no intervalo 10 a 300 K, por meio de medidas de reflexões de radiofrequência, permitindo a determinação do coeficiente de absorção acústica intrínseca em GaAs (α) em frequências da ordem de GHz. This work aims to present the development and the main conclusions obtained so far regarding the combination of GaAs-based heterojunctions with semiconductor oxides, for applications in optoelectronic devices. The text has been divided in two main parts, where the first one is related to the synthesis and production of SnO2, associated with the formation of the heterostructure GaAs/SnO2; and the second one if focused on the production of bulk acoustic wave resonators, with frequencies in GHz range, based on GaAs/ZnO. In the first part, attention was given to SnO2 films, deposited by two techniques: sol-gel dipcoating and resistive evaporation, on soda-lime glass substrates, and on GaAs, quartz and a-SiO2 substrates. SnO2 was also deposited on GaAs film deposited by sputtering. In the case of resistive evaporation, the sol-gel route is also used to prepare the powder which is used as a precursor for resistive evaporation of SnO2 films, then, by combining these two techniques. Optical and electrical properties of Er3+ -doped SnO2 thin films were investigated as well as the hybrid structure GaAs/SnO2 .Among the main results were: 1) different luminescence spectra of Er3+ ion when depositing SnO2 on glass or GaAs substrate; 2) scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive x-ray spectroscopy (EDX) for SnO2 films deposited by resistive evaporation show a relationship of the thermal annealing temperature with the concentration of Er ions in the surface layers; 3) this concentration of Er3+ ions on the surface of evaporated SnO2 films affects the photoluminescence spectra and the gas adsorption on the surface; 4) SEM and optical microscopy for resistive evaporation deposited SnO2 films show that these films have good adhesion on GaAs layers, being related to the combination of sol-gel and resistive evaporation techniques. In the second part of the work, where a combination of MBE deposited GaAs with ZnO oxide was used, the generation and propagation of high frequency bulk acoustic waves (BAW) in GaAs substrates was investigated, using ZnO and AlN piezoelectric thin films produced by RF-sputtering. It was verified the electroacoustic conversion efficiency of BAW resonators based on these piezoelectric materials. The propagation of longitudinal acoustic waves in the range 1 to 20 GHz (10 to 300 K) was investigated by means of radiofrequency reflection measurements, allowing the determination of the intrinsic acoustic absorption coefficient in GaAs (α) at frequencies of the order of GHz. FAPESP: 2016/12216-6 FAPESP 2017/24311-6 CAPES

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Resonant Tunneling Diodes (RTDs) are semiconductor devices usually composed of two barrier structures embedding a single quantum well (QW) and highly doped layers in its extremities. Under an applied bias voltage, the charge carriers‘ energy aligns with the QW bound state and they can tunnel resonantly through the double barrier with, ideally, unity transmission probability and a peak in the current density for a certain voltage value is observed. This process occurs until the charge carriers‘ energy passes the energy of the QW bound state and now a sharp decline of the current density emerges due to the energetic misalignment of the charge carriers‘ energy and the QW bound state. The reduction of the current density at higher bias voltages leads to a region of Negative Differential Resistance, which for instance is utilized in high frequency RTD applications. Another essential property of RTDs is the peak-to-valley current ratio, which determines the device quality. It was demonstrated that the insertion of a pre-well adjacent to the emitter barrier enhances the PVCR through 2D-2D tunneling between pre-well and QW quantized states. Resonant Tunneling Diodes can also emit light. Accelerated electrons can experience collisions with other electrons, bringing them to the conduction band and generating holes at the valence band. Generated holes eventually recombine with electrons, thus, emitting light. This process is denominated electroluminescence through impact ionization. The electroluminescence combined with the unique RTDs properties, such as the NDR region and high frequency operation, enables the development of high speed functional opto-electronic devices, e.g., optical switches, logic gates, etc. In this work we study two resonant tunneling structures based on GaAs/AlGaAs with and without the presence of an InGaAs potential prewell and quantum well, using mainly transport and electroluminescence techniques. The main goal is to contrast the electroluminescent and transport properties in the study of charge carrier dynamics in these structures, and also, to compare the optoelectronic properties which the prewell addition provides. First, it is identified two independent impact ionization channels associated with the coherent resonant tunneling current and the incoherent valley current. Furthermore, by simulating a resistance variation for the I-V and the EL we observe the possibility to tune the EL on-off ratio up to 6 orders of magnitude and further observe that the EL on and off states can be either direct or inverted compared to the tunneling current on and off states. By comparing with the prewell containing sample, it is demonstrated that at room temperature the charge carriers confined at the prewell quantized state preserve the electrical current intensity with respect to the sample without prewell, therefore, it is thematically more stable. Finally, by studying the electroluminescence with magnetic field, it is demonstrated for the first time the Landau levels splitting in RTDs with emitter prewell. Diodos de tunelamento ressonante (RTDs) são dispositivos semicondutores compostos principalmente por dupla barreira de potencial formando um poço quântico entre elas, e por camadas altamente dopadas nas extremidades. Sob voltagem aplicada, a energia dos portadores de carga alinha-se com os níveis do poço quântico, e, portanto, podem tunelar ressonantemente através da dupla barreira, com probabilidade de transmissão idealmente unitária, em que um pico na corrente elétrica para determinado valor de voltagem é observado. Este processo ocorre até que a energia dos portadores de carga torna-se maior do que a energia do poço, e um declínio abrupto na corrente elétrica ocorre devido ao desalinhamento energético dos portadores de carga e dos estados ligados do poço quântico. A redução na corrente elétrica com o aumento da voltagem leva à formação de uma região de resistência diferencial negativa, que pode ser utilizada, por exemplo, em aplicações de alta frequência com RTDs. Outra característica essencial dos RTDs é a razão pico-vale de corrente elétrica (RPVC), que determina a qualidade do dispositivo. Foi demonstrado que a adição de um pré-poço adjacente à barreira emissora aprimora a RPVC através do tunelamento 2D-2D entre os estados quantizados do pré-poço e do poço quântico. Os diodos de tunelamento ressonante podem também emitir luz. Elétrons acelerados podem experimentar colisões com outros elétrons, promovendo-os para a banda de condução e gerando buracos na banda de valência. Os buracos gerados eventualmente recombinam-se com elétrons, emitindo luz. Este processo é denominado de eletroluminescência através de ionização por impacto. Esta eletroluminescência, combinada com propriedades únicas de RTDs, como a resistência diferencial negativa, permite o desenvolvimento de dispositivos funcionais ultra-rápidos, como interruptores ópticos, portas lógicas, etc. Neste trabalho, estudamos duas estruturas de tunelamento ressonante baseadas em Arseneto de Gálio/Arseneto de Gálio e Alumínio (GaAs/AlGaAs) com e sem a presença de um pré-poço de potencial emissor e poço quântico de Arseneto de Gálio e Índio (InGaAs), utilizando técnicas de transporte elétrico e eletroluminescência. O principal objetivo é contrastar as propriedades eletroluminescentes e de transporte no estudo da dinâmica dos portadores de cargas nestas estruturas, e também comparar as características optoeletrônicas que a adição do pré-poço propicia. Primeiramente, são identificados dois canais independentes de ionização por impacto associados com a corrente coerente de tunelamento ressonante e a corrente incoerente referente a outros canais de tunelamento. Além do mais, simulando uma variação de resistência associada em série aos RTDs, observamos para a corrente-voltagem e eletroluminescência a possibilidade de controlar a razão on-off óptica em até seis ordens de magnitude, e que os estados luminescentes on e off podem ser tanto direto ou inverso, comparado com os estados da corrente de tunelamento. Comparando com a amostra contendo pré-poço, é demonstrado que em temperatura ambiente a densidade de portadores confinados nos estados quantizados do pré-poço preserva a intensidade da corrente elétrica em relação à amostra sem o pré-poço, e portanto é mais estável termicamente. Finalmente, pelo estudo de eletroluminescência com campo magnético aplicado, é apresentado pela primeira vez a abertura dos níveis de Landau em pré-poço emissor em RTDs. CAPES: 88881.133567/2016-01 CNPq: 163785/2018-0 CNPq: 141793/2015-5

Submitted by Cristina de Freitas Bueno (cristina.f.bueno@unesp.br) on 2019-05-16T06:11:53Z No. of bitstreams: 1 bueno_cf_dr_bauru_2019.pdf: 4326533 bytes, checksum: a13fae6a061cb2ef36dd84bb703448fc (MD5) Approved for entry into archive by Lucilene Cordeiro da Silva Messias null (lubiblio@bauru.unesp.br) on 2019-05-17T16:00:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 bueno_cf_dr_bauru.pdf: 4326533 bytes, checksum: a13fae6a061cb2ef36dd84bb703448fc (MD5) Made available in DSpace on 2019-05-17T16:00:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 bueno_cf_dr_bauru.pdf: 4326533 bytes, checksum: a13fae6a061cb2ef36dd84bb703448fc (MD5) Previous issue date: 2019-04-12 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) A proposta deste trabalho é a investigação e compreensão de propriedades ópticas e eletrônicas da heteroestrutura formada pelo semicondutor III-V GaAs e o semicondutor óxido SnO2. A deposição de filmes finos de GaAs é feita por evaporação resistiva, e a de filmes finos de SnO2 dopados com o íon terra-rara Eu3+ pelo processo sol-gel-dip-coating, combinando um material semicondutor com alta mobilidade eletrônica e transição direta (GaAs), com semicondutor de bandgap largo (SnO2) e condutividade naturalmente do tipo-n, onde a emissão de Eu3+ é bastante eficiente. Amostras desses dois materiais foram investigadas preliminarmente de forma separada, como filmes finos, ou pós de SnO2:Eu prensados na forma de pastilhas. Fotoluminescência foi medida em heteroestruturas GaAs/SnO2:2%Eu com tratamentos térmicos em baixa temperatura (200 e 400°C), enquanto filmes de SnO2:2%Eu isolados apenas apresentaram picos de emissão do Eu3+ quando tratados com temperatura elevada (1000°C), porém com baixa intensidade. A hipótese para esse fenômeno foi associada com aglomerados de Eu3+ na superfície das amostras. Medidas de XAFS têm possibilitado o estudo da incorporação do dopante Eu na matriz SnO2, e na compreensão do mecanismo da luminescência encontrada. Análises de XANES mostraram que o átomo de európio permanece no estado de oxidação trivalente após a síntese da solução e tratamentos térmicos feitos, e que a heteroestrutura apresenta menos distorção na rede e estrutura mais ordenada quando comparada com filmes de SnO2:2%Eu depositados diretamente sobre vidro. Medidas de decaimento de condutividade fotoexcitada são fundamentais na compreensão do transporte elétrico da heteroestrutura, gerando parâmetros tais como a captura por defeitos, e apontam para a possibilidade de aprisionamento de portadores na barreira de potencial interfacial. Esse tipo de medida realizada com irradiação de diferentes fontes monocromáticas e em diferentes temperaturas (50-200 K) em GaAs/SnO2:2%Eu (200°C/1 h), mostrou-se mais lento principalmente abaixo de 100 K, devido à captura de elétrons na interface entre os filmes, sendo também influenciado pela existência de aglomerados de Eu3+ na superfície de SnO2. Assim, a combinação da fotoluminescência existente na heteroestrutura com as propriedades elétricas, dadas pelos resultados de decaimento da condutividade, mostra a potencialidade desta heteroestrutura para a criação de dispositivos optoeletrônicos. The purpose of this work is the investigation and comprehension of optical and electronic properties of the heterostructure, formed by the III-V semiconductor GaAs and the oxide semiconductor SnO2. The deposition of GaAs thin films is accomplished by the resistive evaporation technique, and thin films of SnO2, doped with the rare earth ion Eu3+, by the sol-gel-dip-coating process, combining a semiconductor material with high electronic mobility (GaAs), with a wide bandgap semiconductor (SnO2) which is naturally n-type, where Eu3+ emission is quite efficient. Samples of these two materials were initially investigated separately, as thin films, or SnO2:Eu powders pressed into pellets. Photoluminescence was measured in GaAs/SnO2:2%Eu heterostructures with thermal annealing at low temperature (200 and 400°C), while SnO2:2%Eu films showed Eu3+ emission peaks only when treated with higher temperature (1000°C), but with low intensity. The hypothesis for this phenomenon was associated with Eu3+ agglomerates on the sample surfaces. XAFS measurements have allowed the study of the incorporation of the Eu doping in the SnO2 matrix, and in the understanding of the mechanism of luminescence found. Analysis of XANES showed that the europium atom remains in the trivalent oxidation state after the synthesis of the solution and thermal annealing done, and that the GaAs/SnO2:2%Eu heterostructure presents less distortion in the lattice and more ordered structure when compared to films of SnO2:2%Eu deposited directly on glass. Photoinduced conductivity decay measurements have helped to understand the electrical transport in the heterostructure, generating parameters such as capture by defects, and leads to the possibility of capturing carriers at the interfacial potential barrier. This type of measurement performed with irradiation of different monochromatic light sources and at different temperatures (50- 200 K) in GaAs/SnO2:2%Eu (200°C/1 h), was shown to be slower, mainly below 100 K, due to the electron capture at the interface between the films, being also influenced by the existence of agglomerates of Eu3+ on the SnO2 surface. Thus, the combination of the photoluminescence existing in the heterostructure with the electrical properties, given by the results of the photoinduced conductivity decay, shows the potentiality of this heterostructure for the creation of optoelectronic devices. CAPES: 1512822 CAPES: 1560672 CAPES: 88881.131882/2016-01

Submitted by DIEGO HENRIQUE DE OLIVEIRA MACHADO null (diegomachado@fc.unesp.br) on 2016-03-05T16:15:24Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Diego versão Final.pdf: 4313685 bytes, checksum: 2ca802e4be1ac3d595efb5b0ea06251e (MD5) Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-03-07T13:58:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 machado_dho_me_bauru.pdf: 4313685 bytes, checksum: 2ca802e4be1ac3d595efb5b0ea06251e (MD5) Made available in DSpace on 2016-03-07T13:58:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 machado_dho_me_bauru.pdf: 4313685 bytes, checksum: 2ca802e4be1ac3d595efb5b0ea06251e (MD5) Previous issue date: 2016-03-03 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Este trabalho apresenta o desenvolvimento e algumas conclusões do estudo da heterojunção de filmes finos de SnO2 e GaAs. Os filmes de SnO2, dopados com Ce3+, foram depositados a partir do método sol-gel usando as técnicas de dip e spin coating; os filmes de GaAs foram depositados por evaporação resistiva e por sputtering. As heterojunçõesforam constituídas de filmes de SnO2 sobre filmes de GaAs, e filmes de GaAs sobre filmes de SnO2. Foram investigadas as propriedades ópticas, estruturais, morfológicas e elétricas de filmes finos constituintes das heterojunções e também a influência do dopante Ce3+. Entre os experimentos realizados estão: transmitância óptica, difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia óptica, microscopia de força atômica (AFM), fotoluminescência e medidas elétricas na presença de excitações com diferentes fontes de luz monocromáticas (quarto harmônico do laser Nd:YAG (266nm), laser He-Ne (628nm), LED InGaN (450nm)). Entre as principais conclusões, verificou-se: 1) em algumas situações, condutividade independente da temperatura, sugerindo a participação de um gás de elétrons bidimensional (2DEG) na interface SnO2/GaAs; 2) o tamanho dos cristalitos, calculado a partir das análises de difração de raios X, fornece valores da ordem de 10nm tanto para filmes de SnO2 como para filmes de GaAs; 3) a energia de bandgap, avaliada com base em dados de medidas de absorbância, fornece um valor máximo de 3,6 eV para filmes de dióxido de estanho e 1,6eV para filmes de GaAs; 4) MEV e microscopia óptica de para filmes de GaAs (depositado por evaporação resistiva e sputtering) apresentam sua superfície heterogênea, com partículas de variados tamanhos. Além disso, a aderência de filmes de SnO2 sobre filmes de GaAs está relacionada com a técnica utilizada para depositar os filmes da camada de base, o melhor resultado foi obtido quando a camada é a de GaAs depositado por evaporação resistiva. Isto foi verificado utilizando microscopia de força atômica, onde ficou evidente que filmes de GaAs depositado por evaporação resistiva possuem grandes aglomerados enquanto filmes depositados por sputtering possuem uma superfície com material distribuído de maneira uniforme. Também foram realizadas medidas de fotoluminescência com excitação de um laser de Kr+ sintonizado na linha de 350nm e também utilizando um laser de He-Cd na linha de 325nm, tanto em filmes como em pastilhas de SnO2 dopado com 1at% Ce3+e também em filmes da heterojunção SnO2:Ce3+/GaAs, sendo observadas pequenas bandas características do Ce3+. The aim of this work is to present the development and the main conclusions, related the investigation of thin film SnO2/GaAs heterojunction. Ce3+- doped SnO2 thin films were deposited by the sol-gel-dip and -spin coating techniques, whereas GaAs films were deposited by resistive evaporation and sputtering. Heterojunctions were deposited by SnO2 layer growth on top of GaAs film, and in the opposite order: GaAs on top of SnO2. Optical, structural, morphologic and electrical properties of heterojunction films were investigated, as well as the influence of Ce-doping in these measurements. Experiments carried out include: optical transmission, X-ray diffraction, scanning electron microscopy (SEM), optical microscopy, atomic force microscopy (AFM), photoluminescence and electrical measurements under optical excitation. In this last case the excitation sources are monochromatic light from the fourth harmonic of a Nd:YAG laser (266nm), a He-Ne laser (628nm) and a InGaN LED (450nm). Among the main conclusions, it was verified that: 1) in some situations, a temperature independent electrical resistivity was observed and attributed to the possible formation of a two-dimensional electron gas (2DEG) at SnO2/GaAs interface; 2) crystallite size was calculated from X-ray diffraction data, being about 10 nm either for SnO2 films as GaAs films; 3) bandgap energy, evaluated from absorbance data yield a maximum value of about 3.6eV for tin dioxide and 1.6eV for GaAs films; 4) SEM images, obtained for GaAs thin films deposited by resistive evaporation and for the heterojunction SnO2/GaAs, and optical microscopy, for sputtering deposited GaAs films and heterojunction samples, show that GaAs films present an heterogeneous surface, with particles of several distinct sizes. Besides, the adherence of SnO2 films on the GaAs layer is related to the used technique for depositing the base layer, being better in the case of resistive evaporation deposited GaAs. This was verified by atomic force microscopy, where it was evidenced that resistive evaporation deposited GaAs films present large agglomerates whereas sputtering deposited films present a surface with more uniformly distributed material. Photoluminescence data was also obtained with excitation by a Kr+ laser tuned at 350nm as well as a He-Cd laser at 325nm, either in Ce 1at% doped SnO2 pellets as SnO2:Ce3+/GaAs heterojunction, being observed small bands, characteristic of Ce3+.

Desde a descoberta dos nanotubos de carbono em 1991, e dos nanotubos inorgânicos em 1992, desenvolveu-se um interesse significativo em relação ao estudo destas novas formas de modo a se estabelecer uma relação entre a estrutura e as propriedades apresentadas. Dentro da classe de materiais semicondutores, formados por elementos dos grupos III-V, o GaAs é considerado um candidato em potencial para substituição do Si na fabricação de dispositivos eletrônicos, devido às propriedades apresentadas e a gama de aplicações tecnológicas. Entre as formas em que o GaAs pode ser encontrado, estudos teóricos e experimentais relatam a formação de clusteres, ligas ternárias e estruturas tubulares, obtidas apenas em associação com InAs. Dentre estas geometrias os nanotubos são os que se têm menos informações em relação à estrutura, estabilidade e propriedades. Neste sentido este trabalho tem como objetivo analisar a estabilidade de formação de nanotubos de GaAs, a partir dos planos cristalinos (1 0 0), (1 1 0) e (1 1 1) obtidos do cristal zinco blenda, utilizando algoritmos desenvolvidos em linguagem de programação Shell Bash do Linux. As informações e propriedades obtidas foram calculadas utilizando os métodos mecânico-quânticos semi-empírico PM7 e ab initio B3LYP e HF, com as bases 3-21 e 6-31G. Levando-se em consideração os nanotubos obtidos após a otimização, estas geometrias tendem a apresentar uma maior estabilidade em comparação com seus respectivos planos cristalinos de origem, onde os modelos do tipo (1 1 0) tendem a apresentar uma maior estabilidade em relação ao (1 1 1) e (1 0 0), sendo que os modelos do tipo (1 0 0) apresentam menor estabilidade. Através dos diâmetros médios que foram calculados em função do tipo de região pode se estabelecer que os modelos obtidos a partir do plano (1 0 0) apresentam um formato semelhante a uma hipérbole, onde as extremidades possuem maiores diâmetros em relação ao meio, enquanto nos modelos dos tipos (1 1 0) e (1 1 1) prevalece a formação de estruturas cônicas, nas quais as pontas de As tendem a apresentar menor diâmetro em relação ao meio e as pontas de Ga. A formação de estruturas com regiões assimétricas promove a transferências de carga eletrônica entre os átomos de Ga e As, favorecendo a estabilização destas geometrias. Para a avaliação dos orbitais moleculares HOMO e LUMO, observou-se que o aumento da quantidade de átomos por nível, e da quantidade de níveis, interferem diretamente no Gap, onde os orbitais que apresentam maior contribuição na formação das bandas de valência e condução são os orbitais pz dos átomos de Ga e os orbitais d dos átomos de As, e os cálculos para os modelos mais estáveis utilizando os métodos ab initio B3LYP e HF, descrevem a formação de materiais com características de semicondutor. Since the discovery of carbon nanotubes in 1991, and inorganic nanotubes in 1992 significant interest was shown in the study of these new forms, so as to establish a relationship between the structure and properties. Within the class of semiconductors formed by the elements of III-V groups, GaAs is considered a potential candidate to replace Si in the manufacture of electronic devices. Mainly due to the properties presented and the range of technological applications. Between among the forms in which the GaAs can be found, theoretical and experimental studies have reported the formation of clusters, ternary alloys and tubular structures obtained only in association with InAs. Among these geometries, nanotubes are those that have less information regarding the structure, stability and properties. In this sense the objective of this work is to analyze the stability of formation of GaAs nanotubes, from crystal planes (1 0 0), (1 1 0) e (1 1 1) obtained from zinc blend crystal, using algorithms developed in programming language Bash Shell of Linux. The information obtained and properties were calculated using the quantummechanical methods semi-empirical PM7 and ab initio B3LYP and HF, with 3- 21 and 6-31G basis. Considering the nanotubes obtained after optimization, these geometries tend to have greater stability compared to the respective crystal planes of origin, where models of type (1 1 0) are more stable compared to the (1 1 1) and (1 0 0), and models of type (1 0 0) geometries less stable. Through the average diameters calculated according to the type of region can establish that the models obtained from the plane (1 0 0) they have a format similar to hyperbole, where the ends have larger diameters compared to the middle, while in models of type (1 1 0) and (1 1 1) prevails the formation of conical structures, where the tips of As tend to have smaller diameter in relative to the medium and the tips of Ga. The formation of structures with asymmetric regions promotes electronic charge transfer between the atoms of Ga and As, favoring the stabilization of these geometries. For the evaluation of molecular orbitals HOMO and LUMO, it was observed that increasing the amount atoms per level, and the numbers of level, interfere directly in the Gap, where the orbital with the greatest contribution to the formation of the valence and conduction bands are the orbitals pz of Ga atoms and d orbitals of As atoms, and the calculations for more stable models using the ab initio methods B3LYP and HF, describe the formation of materials having semiconductor characteristics. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

Orientador: Fernando Iikawa Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin Resumo: Neste trabalho, estudamos o efeito de diferentes condições de interface de InP/GaAs nas propriedades ópticas de pontos quânticos auto-organizados, crescidos por epitaxia de feixe químico, no modo Stranskii-Krastanov. Espera-se que os pontos quânticos de InP/GaAs apresentem alinhamento de bandas do tipo II, e somente os elétrons ficam confinados, enquanto os buracos ficam localizados nas camadas de GaAs em volta do ponto quântico, atraídos pelo elétron. No entanto, devido ao efeito de mistura de átomos nas interfaces o perfil de potencial nas interfaces pode ser alterado significativamente, afetando, com isso, as propriedades ópticas dos pontos quânticos. Foram estudadas amostras com as seguintes condições de interface entre a camada de InP e as camadas de GaAs: inclusão ou não de uma camada de InGaP em uma ou nas duas interfaces. O InGaP gera uma barreira para ambos os tipos de portadores de carga em uma junção tanto com o GaAs como InP e evita a difusa de As das camadas de GaAs para a de InP. Através de medidas de fotoluminescência resolvida no tempo, observamos a variação do tempo de decaimento da emissão óptica associada aos pontos quânticos de acordo com as diferentes condições de interface. Foi observado um tempo curto de decaimento em amostras sem a inclusão de InGaP e com a inclusão apenas na interface superior, enquanto foi observado um tempo longo quando incluímos camadas de InGaP em ambas as interfaces. O tempo de decaimento curto é incompatível com o alinhamento de bandas do tipo II, que deveria separar espacialmente o elétron do buraco. A partir desses resultados e estudos anteriores a esse trabalho, pudemos concluir que o tempo curto se deve à mistura de átomos nas regiões de ambas as interfaces, gerando ligas que localizam os portadores próximos um ao outro. O tempo longo na amostra contendo InGaP nas duas interfaces é atribuído à separação espacial do elétron e do buraco. O efeito de mistura de átomos nas interfaces, neste caso, não forma uma liga na interface que localize os dois tipos de portadores próximos um ao outro. Isso pode ser uma alternativa de preparação de pontos quânticos de InP/GaAs onde se mantém separados espacialmente o elétron e o buraco Abstract: We studied the effect of different interface conditions on the optical properties of InP/GaAs self-assembled quantum dots grown by chemical beam epitaxy in the Stranskii-Krastanov mode. InP/GaAs quantum dots is expected to present type II band alignment, and only electrons are confined, whereas the holes are localized in the GaAs layers around the quantum dot, attracted by the electron. However, due to the atomic intermixing effect in the interface the potential profile can be strongly changed, affecting the optical properties of the quantum dots. We studied samples with the following conditions at the interfaces between the InP layer and GaAs layers: the inclusion, or the lack of, a InGaP layer at one of or both interfaces. InGaP generates a barrier for both types of carriers in a junction with GaAs and InP, and avoid the diffusion of As from the GaAs layers to the InP one. Using time-resolved photo-luminescence, we observed a change of the optical emission decay times associated to the quantum dots as the interface condition is changed. We observed a short decay lifetime in samples without InGaP layers and with the inclusion in the top interface only, whereas we observed a long decay time when we included InGaP layers in both interfaces. The short decay lifetime is incompatible with the type II band alignment, where the electron and the hole should be spatially separated. Using these and other previous results, we concluded that the short decay lifetime is due to the atomic intermixing in both interfaces regions, forming alloys that localize the carriers near each other. The long lifetime observed for sample containing InGaP in both interfaces is attributed to the large electron-hole spatial separation. In this case intermixing effects at the interfaces do not form a potential well to localize the carries near each other Mestrado Física Mestre em Física

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-07-06Bitstream added on 2014-06-13T19:50:18Z : No. of bitstreams: 1 pineiz_tf_me_bauru.pdf: 2151623 bytes, checksum: a3aa74574b72ca684cf6ef1a0dc34297 (MD5) Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) Dióxido de estanho (Sn'X IND. 2') é um semicondutor de bandgap largo com condutividade do tipo-n na forma não dopada, sendo aplicado em dispositivos diversos. Neste trabalho, filmes finos e géis secos de Sn'X IND. 2' dopados com os íons terras-raras 'Ce POT. 3+' e Eu POT 3+' foram sintetizados através do processo sol-gel. Por outro lado, filmes finos de GaAs têm também sido amplamente utilizados, devido a alta mobilidade eletrônica e transição direta. Neste trabalho, também foram produzidos filmes finos de GaAs através da técnica de evaporação resistiva. Serão mostrados e discutidos aqui resultados referentes a filmes finos de Sn'X IND. 2' dopado com íons terras-raras, filmes finos de GaAs e resultados referentes ao crescimento de filmes finos de GaAs sobre filmes finos de SnO2 dopados com terras-raras. Medidas de absorção óptica permitiram avaliar a qualidade óptica dos filmes e estimar a energia do bandgap. Dados de difração de raios-X mostraram estrutura do tipo rutilo e fase cassiterita dos filmes de Sn'X IND. 2' e também as direções principais dos filmes de GaAs. A microscopia eletrônica de varredura permitiu a espessura e a qualidade morfológica da heterojunção, tanto com relação à interface Sn'X IND. 2'/GaAs como da superfície. A investigação das propriedades elétricas em Sn'X IND. 2' mostra a alta resistividade do material devido ao caráter aceitador de íons terras-raras na matriz. Foi investigada também a captura de elétrons fotoexcitados por centros de 'Ce POT 3+' termicamente ativados. Do modelo proposto, foram obtidos parâmetros importantes, como a barreira de captura devido aos defeitos dominantes. Resistividade em função da temperatura na heterojunção Sn'X IND. 2'/GaAs mostrou a diminuição da resistência do conjunto. Tin dioxide (Sn'X IND. 2') is a wide bandgap semiconductor material whith n-type conductivity the undoped form. This compound has been applied for several kinds of devices. In this work, thin films and xeogels of Sn'X IND. 2' doped with the rare-earth ions 'Ce POT. 3+' and Eu POT 3+' have been produced by the sol-gel process. On the other band, GaAs thin films have also been widely used, due to high electronic mobility and direct bandgap transition. In this work, GaAs thin films have been deposited by the resistive evaporation technique. It is shown and discussed here results concerning rare-earth doped Sn'X IND. 2' thin films. GaAs thin films and the growing of GaAs on the top of rare-earth doped Sn'X IND. 2'. Through the optical absorption spectra it has been possible to evaluate the films optical quality and to estimate the optical bandgap. X-ray diffraction data show the rutile like structure and cassiterie phase of Sn'X IND. 2' thin films and also show the main directions of GaAs films. Scanning electron microscopy allowed evaluating the thickness and morphological quality of the heterojunction, concerning the infarce as well as the surface. Investigation of electrical properties of Sn'X IND. 2' shows high resistivity of this material due to the acceptor-lide character of rare-earth ions in the matrix. It has also been investigated the trapping of photo-induced electrons by the thermally activated Ce centers. From a proposed model, it has been obtained some relevant parameters, such as the capture barrier due to the dominant defects. Data of resistivity as function of temperature for the Sn'X IND. 2'/GaAs heterojunction show the decrease of overall resistance.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-08-19Bitstream added on 2014-06-13T20:30:16Z : No. of bitstreams: 1 correa_p_me_bauru.pdf: 1146240 bytes, checksum: a8f40673e6edfa69035f9c03a71c97da (MD5) Neste trabalho é feita a deposição de filmes finos pela técnica de Evaporação Resistiva a partir de pós de Arseneto de Gálio (GaAs) e compostos de GaAs com Óxidos e Cloretos de Érbio (Er) ou Itérbio (Yb). Trata-se de um método relativamente simples de deposição, no qual os compostos são evaporados conjuntamente. O objetivo é observar a eficiência desse método para a produção desses filmes finos, a partir de compostos que possuam diferentes características, tais como consideráveis diferenças de temperaturas de evaporação. Depositamos filmes em diferentes condições e estequiometrias e analisamos as propriedades estruturais pela técnica de difração de raios-X. A composição qualitativa das amostras foi obtida por energia dispersiva de raios-X. As propriedades ópticas foram analisadas através de medidas de transmitância óptica dentro da faixa do visível ao infravermelho médio. Realizamos também a caracterização elétrica através de medidas de resistência em função da temperatura em filmes de GaAs e composto de GaAs com 'ErCl IND 3'. Apresentamos no apêndice uma proposta de investigação das propriedades de transporte elétrico de uma dessas amostras, envolvendo um modelo para cálculo da condutividade. De imediato, a contribuição deste trabalho é para a compreensão dos fenômenos físicos que acontecem durante o processo de crescimento, e a investigação parâmetros de deposição que viabilizem o emprego da técnica para os diferentes materiais evaporados. In this work, thin film deposition is carried out, using the resistive evaporation technique, from powders of gallium arsenide (GaAs) and erbium (Er) or ytterbium (Yb) oxides and chlorides. It is a relatively simple deposition technique, where the compounds are simultaneously evaporated. The goal is to observe the efficiency of this growth method for the production of thin films, from compounds with distinct characteristics, such as high difference between evaporation temperatures. Films have been deposited under different conditions and stoichiometry, and their structural properties were analyzed by X-ray diffraction technique. Sample composition was obtained by X-ray dispersive energy. Optical properties were analyzed through optical transmittance from visible to medium infrared. Electrical characterization was also carried out, using measurements of resistance as function of temperature for GaAs and GaAs with 'ErCl IND 3' compounds. An appendix is also presented, containing a proposal of electrical transport investigation, involving conductivity calculation. The contribution of this work is towards the understanding of physical phenomena that takes place during the growth process, and the investigation of deposition parameters with make reliable the utilization of this technique for the different evaporated materials.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior An experimental synovitis model of the radio-carpal joint was induced in 8 male intact ponies with an intra-articular injection of 0.25ml of Freund s complete adjuvant. Four ponies had the affected joint irradiated with a 4J/cm2 of laser in a cranio-caudal direction. The control group received the same technique with the device turned off. The heart rate was lower (p

Orientador: Jacobus Willibrordus Swart Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: Esta dissertação de mestrado descreve o estudo, projeto e implementação de um receptor optoeletrônico integrado (OEIC) utilizando a tecnologia de transistores bipolares de heterojunção (HBT), fabricados a partir do material semicondutor arseneto de gálio. A grande vantagem deste transistor é o seu alto ganho e baixa resistência de base, o qual possibilita operações na faixa de gigahertz. A integração do estágio de fotodetecção, feita por um fotodiodo do tipo PIN, com o circuito de amplificação em um mesmo circuito integrado é possível, pois o fotodetector é construído com as camadas de base, coletor e subcoletor do transistor HBT. Com isso, as resistências, capacitâncias e indutâncias parasitas presentes na conexão entre estes dois estágios são minimizadas. Isto permite aos receptores monolíticos trabalharem em freqüências mais altas em relação aos receptores híbridos. O circuito fabricado opera com fontes de luz no comprimento de onda de 850 nm e pode ser utilizado em redes locais de curta distância (LAN) Abstract: This master degree dissertation describes the study, project and implementation of an optoelectronic integrated circuit (OEIC) using the heterojunction bipolar transistors (HBT) technology over a gallium arsenide substrate. The major advantage of this transistor is its high gain and low base resistance, allowing operation at frequencies in the range of gigahertz. The integration of the photodetection stage, performed by a PIN photodetector, with the amplifier circuit in a single chip is possible because the photodetector is built from the base, collector and subcollector layers of the HBT transistor. Thus, the parasitic resistances, capacitances and inductances between the connection of these two stages are minimized. In this way, monolithic receivers can operate at higher frequencies than hybrid receivers. The fabricated circuit is intended to work with 850 nm light sources and can be used in local area networks (LAN) Mestrado Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica Mestre em Engenharia Elétrica