Photo-induced instability of nanocrystalline silicon TFTs

We examine the instability behavior of nanocrystalline silicon (nc-Si) thin-film transistors (TFTs) in the presence of electrical and optical stress. The change in threshold voltage and sub-threshold slope is more significant under combined bias-and-light stress when compared to bias stress alone. The threshold voltage shift (Delta V-T) after 6 h of bias stress is about 7 times larger in the case with illumination than in the dark. Under bias stress alone, the primary instability mechanism is charge trapping at the semiconductor/insulator interface. In contrast, under combined bias-and-light stress, the prevailing mechanism appears to be the creation of defect states in the channel, and believed to take place in the amorphous phase, where the increase in the electron density induced by electrical bias enhances the non-radiative recombination of photo-excited electron-hole pairs. The results reported here are consistent with observations of photo-induced efficiency degradation in solar cells.

Field effect and light-assisted a-Si:H sensors for detection of ions in solution

In this paper we present an amorphous silicon device that can be used in two operation modes to measure the concentration of ions in solution. While crystalline devices present a higher sensitivity, their amorphous counterpart present a much lower fabrication cost, thus enabling the production of cheap disposable sensors for use, for example, in the food industry. The devices were fabricated on glass substrates by the PECVD technique in the top gate configuration, where the metallic gate is replaced by an electrolytic solution with an immersed Ag/AgCl reference electrode. Silicon nitride is used as gate dielectric enhancing the sensitivity and passivation layer used to avoid leakage and electrochemical reactions. In this article we report on the semiconductor unit, showing that the device can be operated in a light-assisted mode, where changes in the pH produce changes on the measured ac photocurrent. In alternative the device can be operated as a conventional ion selective field effect device where changes in the pH induce changes in the transistor's threshold voltage.

Controlo de programa de manutenção de aeronaves: variante estruturas e sistemas

No sentido de contribuir para a optimização do programa de manutenção da frota Fokker 100 (F100) da PGA – Portugália Airline(PGA), no que se refere à sua eficácia e controlo, realizou-se um estudo que envolveu a aquisição de dados de operação e a recolha de informação (anomalias) de diversos protocolos de inspecções. Pretendeu-se ainda documentar alguns dos fluxos de trabalho, utilizados pela divisão de Engenharia, directamente relacionados com a gestão do programa de manutenção da frota em estudo. Através dos dados obtidos, foi possível proceder-se à equalização dos protocolos de inspecção do “tipo A”, reduzindo-se, em média, 12 cartas e 4 horas de trabalho por protocolo de trabalho. Efectuou-se uma análise pormenorizada da viabilidade da extensão de âmbito de certificação de manutenção, através do qual a PGA passará a estar certificada pelo INAC a cumprir protocolos de inspecção do “tipo C1”1. Esta avaliação compreendeu: agrupamentos de tarefas, listagem de ferramentas especiais e listagem de unidades e consumíveis necessários. Desenvolveu-se ainda um método para controlo automático de tarefas do programa de manutenção, que apresentam threshold (<48800 FC). O objectivo final deste trabalho, tendo em linha de conta, para além do acima referenciado, os escalonamentos preconizados pelo fabricante Fokker, e todas as alterações resultantes da análise de incidentes técnicos e de fiabilidade, consistiu em propor aos responsáveis pelo Departamento de Engenharia e ao Director de Manutenção e Engenharia uma lista de alterações ao programa de manutenção em vigor, para sua análise e posterior submissão ao INAC para conhecimento e aprovação.

Equilibrium self-assembly of colloids with distinct interaction sites: Thermodynamics, percolation, and cluster distribution functions

We calculate the equilibrium thermodynamic properties, percolation threshold, and cluster distribution functions for a model of associating colloids, which consists of hard spherical particles having on their surfaces three short-ranged attractive sites (sticky spots) of two different types, A and B. The thermodynamic properties are calculated using Wertheim's perturbation theory of associating fluids. This also allows us to find the onset of self-assembly, which can be quantified by the maxima of the specific heat at constant volume. The percolation threshold is derived, under the no-loop assumption, for the correlated bond model: In all cases it is two percolated phases that become identical at a critical point, when one exists. Finally, the cluster size distributions are calculated by mapping the model onto an effective model, characterized by a-state-dependent-functionality (f) over bar and unique bonding probability (p) over bar. The mapping is based on the asymptotic limit of the cluster distributions functions of the generic model and the effective parameters are defined through the requirement that the equilibrium cluster distributions of the true and effective models have the same number-averaged and weight-averaged sizes at all densities and temperatures. We also study the model numerically in the case where BB interactions are missing. In this limit, AB bonds either provide branching between A-chains (Y-junctions) if epsilon(AB)/epsilon(AA) is small, or drive the formation of a hyperbranched polymer if epsilon(AB)/epsilon(AA) is large. We find that the theoretical predictions describe quite accurately the numerical data, especially in the region where Y-junctions are present. There is fairly good agreement between theoretical and numerical results both for the thermodynamic (number of bonds and phase coexistence) and the connectivity properties of the model (cluster size distributions and percolation locus).

Wetting response of KrF laser ablated polyimide surfaces

The wettability of polyimide surfaces microstructured using KrF laser radiation at fluences above the material ablation threshold was studied by static contact angle measurements. The laser-treated surfaces present a morphology consisting of conical features whose dimensions and areal density depend on the fluence. The effect of these parameters on the surface apparent contact angle depends on the wetting regime. When wetting occurs in the homogeneous regime, the apparent contact angle of the treated surfaces increases with the radiation fluence because the cone dimensions increase. In contrast, when wetting occurs in the heterogeneous regime, the apparent contact angle increases with the radiation fluence because the average distance between cones increases. The apparent water contact angle of the laser-treated surfaces can reach values as high as 162 degrees, as compared to 75 degrees for virgin polyimide.

Phototransistor with nanocrystalline Si/amorphous Si bilayer channel

We report a field-effect phototransistor with a channel comprising a thin nanocrystalline silicon transport layer and a thicker hydrogenated amorphous silicon absorption layer. The semiconductor and dielectric layers were deposited by radio-frequency plasma enhanced chemical vapor deposition. The phototransistor with channel length of 24 microns and photosensitive area of 1.4 mm(2) shows an off-current of about 1 pA, and high photoconductive gain in the subthreshold region. Measurements of the quantum efficiency at different incident light intensities and biasing conditions, along with spectral-response characteristics, and threshold voltage stability characterization demonstrate the feasibility of the phototransistor for low light level detection.

Percolation of colloids with distinct interaction sites

We generalize the Flory-Stockmayer theory of percolation to a model of associating (patchy) colloids, which consists of hard spherical particles, having on their surfaces f short-ranged-attractive sites of m different types. These sites can form bonds between particles and thus promote self-assembly. It is shown that the percolation threshold is given in terms of the eigenvalues of a m x m matrix, which describes the recursive relations for the number of bonded particles on the ith level of a cluster with no loops; percolation occurs when the largest of these eigenvalues equals unity. Expressions for the probability that a particle is not bonded to the giant cluster, for the average cluster size and the average size of a cluster to which a randomly chosen particle belongs, are also derived. Explicit results for these quantities are computed for the case f = 3 and m = 2. We show how these structural properties are related to the thermodynamics of the associating system by regarding bond formation as a (equilibrium) chemical reaction. This solution of the percolation problem, combined with Wertheim's thermodynamic first-order perturbation theory, allows the investigation of the interplay between phase behavior and cluster formation for general models of patchy colloids.

Shear-induced lamellar ionic liquid-crystal foam

n a recent paper we reported an experimental study of two N-alkylimidazolium salts. These ionic compounds exhibit liquid crystalline behaviour with melting points above 50 degrees C in bulk. However, if they are sheared, a (possibly non-equilibrium) lamellar phase forms at room temperature. Upon shearing a thin film of the material between microscope slides, textures were observed that are strikingly similar to liquid (wet) foams. The images obtained from polarising optical microscopy (POM) were found to share many of the known quantitative properties of a two-dimensional foam coarsening process. Here we report an experimental study of this foam using a shearing system coupled with POM. The structure and evolution of the foam are investigated through the image analysis of time sequences of micrographs obtained for well-controlled sets of physical parameters (sample thickness, shear rate and temperature). In particular, we find that there is a threshold shear rate below which no foam can form. Above this threshold, a steady-state foam pattern is obtained where the mean cell area generally decreases with increasing shear rate. Furthermore, the steady-state internal cell angles and distribution of the cell number of sides deviate from their equilibrium (i.e. zero-shear) values.

Multi-scaled femtosecond laser structuring of stationary titanium surfaces

The evolution of the topography of titanium surfaces treated with femtosecond laser radiation in stationary conditions as a function of radiation fluence and number of laser pulses is investigated. Depending on the processing parameters, ripples, microcolumns, wavy or smooth surfaces can be obtained. The ripples predominate for fluences near the damage threshold of titanium (0.2+/-0.1) J/cm(2), while microcolumns form during the first 200 pulses for fluences between (0.6+/-0.2) and (1.7+/-0.2) J/cm(2). A wavy topography develops for fluences and number of pulses higher than (1.7+/-0.2) J/cm(2) and 300, respectively. A bimodal surface topography consisting of surface ripples overlapping a microcolumnar topography can be obtained if the surfaces are firstly treated to create microcolumns followed by laser treatment with a lower fluence near the ablation threshold of the material, in order to generate periodic ripple

Autenticação de vídeo H.264/AVC

Hoje em dia, há cada vez mais informação audiovisual e as transmissões ou ficheiros multimédia podem ser partilhadas com facilidade e eficiência. No entanto, a adulteração de conteúdos vídeo, como informação financeira, notícias ou sessões de videoconferência utilizadas num tribunal, pode ter graves consequências devido à importância desse tipo de informação. Surge então, a necessidade de assegurar a autenticidade e a integridade da informação audiovisual. Nesta dissertação é proposto um sistema de autenticação de vídeo H.264/Advanced Video Coding (AVC), denominado Autenticação de Fluxos utilizando Projecções Aleatórias (AFPA), cujos procedimentos de autenticação, são realizados ao nível de cada imagem do vídeo. Este esquema permite um tipo de autenticação mais flexível, pois permite definir um limite máximo de modificações entre duas imagens. Para efectuar autenticação é utilizada uma nova técnica de autenticação de imagens, que combina a utilização de projecções aleatórias com um mecanismo de correcção de erros nos dados. Assim é possível autenticar cada imagem do vídeo, com um conjunto reduzido de bits de paridade da respectiva projecção aleatória. Como a informação de vídeo é tipicamente, transportada por protocolos não fiáveis pode sofrer perdas de pacotes. De forma a reduzir o efeito das perdas de pacotes, na qualidade do vídeo e na taxa de autenticação, é utilizada Unequal Error Protection (UEP). Para validação e comparação dos resultados implementou-se um sistema clássico que autentica fluxos de vídeo de forma típica, ou seja, recorrendo a assinaturas digitais e códigos de hash. Ambos os esquemas foram avaliados, relativamente ao overhead introduzido e da taxa de autenticação. Os resultados mostram que o sistema AFPA, utilizando um vídeo com qualidade elevada, reduz o overhead de autenticação em quatro vezes relativamente ao esquema que utiliza assinaturas digitais e códigos de hash.

Avaliação do risco associado a movimentos verticais de navios em manobra no porto da Praia da Vitória

O risco associado a um navio em manobra pode ser avaliado pela probabilidade do movimento vertical de um ponto do navio ultrapassar um determinado limiar pré-definido. Essa excedência pode originar danos tanto no próprio navio como nas estruturas portuárias envolventes. Este trabalho surge no seguimento de um estudo efectuado no Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC), no qual foi desenvolvido um conjunto de ferramentas de avaliação da função resposta do navio quando sujeito à agitação marítima e, partindo dessas ferramentas, foi obtido um procedimento para determinação do espectro dos movimentos verticais de um ponto de um navio parado sujeito àquele estado de agitação (Rodrigues, 2010). No presente estudo, estendeu-se esse procedimento de modo a avaliar a influência da velocidade de avanço do navio no espectro dos movimentos verticais do mesmo. O percurso de entrada do “N/M Fernão Gomes” no porto da Praia da Vitória foi o caso de estudo considerado. A agitação marítima incidente no navio cobriu o período de Janeiro de 2009 a Dezembro de 2010 e foi obtida com base no modelo previsão de escala regional (WAVEWATCH III) e posteriormente transferida para o interior do porto com o recurso a modelos numéricos de propagação de ondas (SWAN e DREAMS). Foi também assumido que a altura do movimento vertical do navio segue uma distribuição de Rayleigh, a qual possibilita a determinação da altura significativa desse movimento vertical, bem como a implementação de um procedimento para determinar a probabilidade de a altura do movimento vertical do navio não exceder um limiar pré-definido e consequentemente mostrar, através da análise dos resultados, a influência da velocidade de avanço do navio. Da análise dos resultados concluiu-se que a velocidade tem uma influência significativa nos resultados. No final avaliou-se a contribuição dos resultados anteriormente determinados, para a análise do risco associado aos movimentos verticais do navio quando em manobra no porto em estudo.

Femtosecond laser ablation of dentin

The surface morphology, structure and composition of human dentin treated with a femtosecond infrared laser (pulse duration 500 fs, wavelength 1030 nm, fluences ranging from 1 to 3 J cm(-2)) was studied by scanning electron microscopy, x-ray diffraction, x-ray photoelectron spectroscopy and Fourier transform infrared spectroscopy. The average dentin ablation threshold under these conditions was 0.6 +/- 0.2 J cm(-2) and the ablation rate achieved in the range 1 to 2 mu m/pulse for an average fluence of 3 J cm(-2). The ablation surfaces present an irregular and rugged appearance, with no significant traces of melting, deformation, cracking or carbonization. The smear layer was entirely removed by the laser treatment. For fluences only slightly higher than the ablation threshold the morphology of the laser-treated surfaces was very similar to the dentin fracture surfaces and the dentinal tubules remained open. For higher fluences, the surface was more porous and the dentin structure was partially concealed by ablation debris and a few resolidified droplets. Independently on the laser processing parameters and laser processing method used no sub-superficial cracking was observed. The dentin constitution and chemical composition was not significantly modified by the laser treatment in the processing parameter range used. In particular, the organic matter is not preferentially removed from the surface and no traces of high temperature phosphates, such as the beta-tricalcium phosphate, were observed. The achieved results are compatible with an electrostatic ablation mechanism. In conclusion, the high beam quality and short pulse duration of the ultrafast laser used should allow the accurate preparation of cavities, with negligible damage of the underlying material.

Re-entrant phase behaviour of network fluids: A patchy particle model with temperature-dependent valence

We study a model consisting of particles with dissimilar bonding sites ("patches"), which exhibits self-assembly into chains connected by Y-junctions, and investigate its phase behaviour by both simulations and theory. We show that, as the energy cost epsilon(j) of forming Y-junctions increases, the extent of the liquid-vapour coexistence region at lower temperatures and densities is reduced. The phase diagram thus acquires a characteristic "pinched" shape in which the liquid branch density decreases as the temperature is lowered. To our knowledge, this is the first model in which the predicted topological phase transition between a fluid composed of short chains and a fluid rich in Y-junctions is actually observed. Above a certain threshold for epsilon(j), condensation ceases to exist because the entropy gain of forming Y-junctions can no longer offset their energy cost. We also show that the properties of these phase diagrams can be understood in terms of a temperature-dependent effective valence of the patchy particles. (C) 2011 American Institute of Physics. [doi: 10.1063/1.3605703]

Desenvolvimento do sistema de protecção, monitorização e gestão de baterias de iões de lítio do tipo LiFePO4 para aplicação em veículos eléctricos

A mobilidade é considerada um dos factores chave na sustentabilidade e desenvolvimento de qualquer economia. Em Portugal essa realidade não é diferente. Em 2011 verifica-se que 41% do consumo global de combustíveis pertence ao sector rodoviário [1] o que evidencia a sua relevância na economia do país. No que concerne aos veículos de tracção eléctrica, começaram a surgir nos finais do séc. XIX, e no início do séc. XX nos Estados Unidos da América representavam 38% dos veículos [2]. Diversos factores económicos e tecnológicos conduziram a um crescente desinteresse por parte da indústria em investir na produção deste tipo de veículos. Contudo com a introdução de baterias de iões de lítio em veículos de tracção eléctrica, torna-os viáveis e competitivos. Neste trabalho é proposto o desenvolvimento de um sistema de gestão de baterias de iões de lítio do tipo LiFePO4 para aplicação em veículos eléctricos. O sistema deverá assegurar a protecção das baterias e indicar o estado de carga das mesmas. Este sistema permitirá uma optimização no uso deste género de baterias, proporcionará uma melhor utilização, aumentando a sua vida útil. O sistema irá ser aplicado e testado experimentalmente no veículo eléctrico ecológico (Veeco). No âmbito do projecto Veeco foi projectado e construído um banco de ensaios utilizado na análise do comportamento das baterias, e determinar quais os requisitos necessários para o sistema de gestão desenvolvido. Foi também projectado e realizado um sistema de aquisição e processamento de dados que permite obter informações acerca da bateria, dados que estarão disponíveis no interface Homem-máquina do Veeco.

Avaliação de um sistema CAD na deteção de lesões em imagens mamográficas

Mestrado em Radiações Aplicadas às Tecnologias da Saúde - Área de especialização: Imagem Digital por Radiação X.