Relaxação estrutural de camadas pseudomórficas de SiGe/Si(100) induzida pela implantação iônica de He ou Si e tratamento térmico

O Si tensionado (sSi) é um material com propriedades de transporte eletrônico bastante superiores as do Si, sendo considerado como uma alternativa importante para a produção de dispositivos MOSFET (transistor de efeito de campo metal-óxido-semicondutor) de mais alta performance (e.g. freqüências de operação f>100 GHz). O sSi é obtido através do crescimento epitaxial de Si sobre um substrato de mesma estrutura cristalina, porém com parâmetro de rede diferente. Esta tese apresenta uma investigação detalhada de um novo método que possibilita a produção de camadas relaxadas de Si1xGex com espessuras inferiores a 300 nm, consideradas como a melhor alternativa tecnológica para a produção de sSi. Este método envolve a implantação de íons de He+ ou de Si+ em heteroestruturas pseudomórficas de Si1-xGex/Si(001) e tratamentos térmicos. Foram estudados os efeitos dos diversos parâmetros experimentais de implantação e tratamentos térmicos sobre o processo de relaxação estrutural, utilizando-se heteroestruturas pseudomórficas de Si1-xGex/Si(001) crescidas via deposição de vapor químico, com distintas concentrações de Ge (0,19x 0,29) e com espessuras entre 70 e 425 nm. Com base no presente estudo foi possível identificar diversos mecanismos atômicos que influenciam o processo de relaxação estrutural das camadas de Si1-xGex/Si(001). O processo de relaxação é discutido em termos de um mecanismo complexo que envolve formação, propagação e interação de discordâncias a partir de defeitos introduzidos pela implantação. No caso das implantações de He, por exemplo, descobrimos que podem ocorrer perdas de He durante as implantações e que este efeito influencia negativamente a relaxação de camadas finas. Além disso, também demonstramos que os melhores resultados são obtidos para energias e fluências de implantação que resultam na formação de bolhas planas localizadas no substrato de Si a uma distância da interface equivalente a uma vez a espessura da camada de SiGe. O grau de relaxação satura em 50% para camadas de SiGe com espessura 100 nm. Este resultado é discutido em termos da energia elástica acumulada na camada de SiGe e da retenção de He. No caso de implantações de Si, discutimos a formação de defeitos tipo {311} e sua transformação térmica em discordâncias. Este estudo resultou numa visão abrangente dos principais fatores limitantes do processo, bem como na otimização dos valores de parâmetros experimentais para a produção de camadas de SiGe com alto grau de relaxação e com baixa densidade de defeitos.

Influência do choque térmico na aderência de azulejos ao substrato

O trabalho consta do estudo teórico-experimental da influência do choque térmico na aderência de azulejos ao substrato. Inicialmente é feita uma revisão bibliográfica sobre os vários componentes envolvidos no processo, são relatados elementos para elaboração de projetos de revestimentos, a normalização vigente e dgurnas das patologias mais comuns encontradas nas cerâmicas, especialmente para os azulejos, bem como suas formas de reparos e locais de maior ocorrência. Os fundamentos da teoria sobre aderência sáo abordados em um capitulo especial. No capitulo seguinte são apresentados os ensaios realizados, quais sejam, ensaios de choque térmico e de resistência de aderência 8, tração de azulejos. Estes azulejos, em finção da produção industrial, são de dois tipos: os confeccionados pelo processo monoqueima e os pelo processo biqueirna, sendo cada grupo de amostras assentado com argamassa adesiva a base de cimento, argamassa adesiva convencional e argamassa adesiva com aditivo incorporador de ar. A avaliação dos experimentos realizados é feita pelos métodos estatisticos, comprovando a importância das juntas de assentamento no desempenho ao longo da vida util dos tipos de azulejos estudados, com os resuItados encontrados constantes neste trabalho.

Comparação entre resultados experimentais e computacionais do comportamento térmico de um ambiente

O presente trabalho apresenta uma comparação entre resultados computacionais, obtidos através do "software" EnergyPlus e experimentais do comportamento térmico de um ambiente condicionado e não condicionado. Para tanto, monitoraram-se os dados climáticos de radiação, velocidade do vento e temperatura, no período de 11 a 20 de janeiro de 2002 e produziu-se um arquivo climático. Simultaneamente, fez-se a aquisição das temperaturas de uma sala-teste, localizada no terceiro pavimento de um prédio na cidade de Porto Alegre, bem como das salas adjacentes. As temperaturas do ar de insuflamento e de retorno dos condicionadores de ar, localizados na sala-teste, foram medidas durante o dia, em seis dias do período de monitoramento. Mediu-se também a velocidade do ar de retorno e determinou-se a potência sensível de refrigeração. Os ganhos de calor interno da sala também foram medidos e utilizaramse as formulações apresentadas pela ASHRAE, 2001, para determiná-los em relação às pessoas e à infiltração. Tais dados foram declarados ao programa como variáveis de entrada. As simulações do comportamento térmico da sala-teste foram implementadas informando-se ao programa a temperatura das salas ou os coeficientes de uma equação representativa das mesmas. Por considerar que a primeira representava melhor as condições térmicas das salas contíguas, utilizou-se esta modalidade para análise As simulações foram conduzidas, alterando-se opções fornecidas pelo programa: modelo de céu isotrópico e anisotrópico, coeficiente de convecção simples e detalhado. Os resultados da carga térmica e temperatura ambiente da sala-teste obtidos nas simulações foram comparados com os dados experimentais do período de monitoramento. A melhor concordância foi obtida para o modelo anisotrópico, coeficiente de convecção detalhado. Constatou-se uma grande discrepância entre as cargas térmicas, para o modelo de convecção simples. Assim, conclui-se que o "software" EnergyPlus representa bem o comportamento térmico de uma edificação "termicamente pesada" para coeficiente de convecção detalhado, necessitando pesquisa para as demais edificações.

Filmes finos dielétricos para dispositivos microeletrônicos avançados

Apresentamos mecanismos de formação e de degradação térmica de filmes fi- nos (espessura da ordem de 10 nm) de diferentes dielétricos sobre substrato de silício monocristalino. Tendo em vista a aplicação dessas estruturas em MOSFETs (transistores de efeito de campo metal-óxido-semicondutor), estudamos o consagrado óxido de silício (SiO2), os atuais substitutos oxinitretos de silício (SiOxNy) e o possível substituto futuro óxido de alumínio (Al2O3). Nossos resultados experimentais baseiam-se em técnicas preparativas de substituição isotópica e de caracterização física com feixes de íons (análise com reações nucleares) ou raios- X (espectroscopia de fotoelétrons). Observamos que: (a) átomos de silício não apresentam difusão de longo alcance (além de ~ 2 nm) durante o crescimento de SiO2 por oxidação térmica do silício em O2; (b) nitretação hipertérmica é capaz de produzir filmes finos de oxinitreto de silício com até dez vezes mais nitrogênio que o resultante do processamento térmico usual, sendo que esse nitrogênio tende a se acumular na interface SiOxNy/Si; e (c) átomos de oxigênio, alumínio e silício migram e promovem reações químicas durante o recozimento térmico de estruturas Al2O3/SiO2/Si em presença de O2. Desenvolvemos um modelo de difusão-reação que poderá vir a permitir o estabelecimento de condições ótimas de processamento térmico para filmes finos de Al2O3 sobre silício a serem empregados na fabricação de MOSFETs.

Um modelo de comportamento aversivo térmico em Megalobulimus oblongus e a ação de fármacos nos sistemas opióide e serotoninérgico envolvidos na nocicepção

As manifestações comportamentais em Megalobulimus oblongus após a estimulação aversiva térmica (EAT) e a ação de fármacos que atuam sobre os sistemas opióide e serotoninérgico foram analisadas, empregando-se, respectivamente, testes com placa aquecida, morfina, serotonina (5-hidróxitriptamina ou 5-HT), e dos bloqueadores, o naloxone e a metisergida. Com o procedimento utilizado, foi posível diferenciar um comportamento estereotipado indicativo de resposta à nocicepção, determinar a latencia em que tais comportamentos são inicialmente manifestados, e as alterações obtidas mediante o emprego de fármacos. A morfina foi capaz de aumentar a latência demonstrando uma ação antinociceptiva neste modelo, que foi antagonizado pelo naloxone. No tocante ao sistema serotoninérgico, tanto a 5-HT quanto a metisergida aplicadas isoladamente, provocaram uma diminuição da latência que foi relacionado com um efeito nociceptivo. Porém, quando estes dois fármacos foram aplicados conjuntamente, observou-se um efeito contrário. Os resultados obtidos neste estudo farmacológico com o M. oblongus são congruentes com estudos prévios realizados em outros modeos gastrópodos, citados na literatura, e sugerem o envolvimento de um sistema opióide e serotoninérgico nas respostas reflexas nociceptivas neste animal, sendo estas manifestadas por intermédio de um comportamento motor aversivo. Além disso, ficou demonstrada a presença de receptores de ambos os sistemas, conforme a ação dos fármacos empregados.

Isolamento e caracterização de microssatélites do genoma de Echinococcus granulosus (Cestoda, Taeniidae)

A presença de microssatélites no genoma de Echinococcus granulosus foi verificada utilizando-se oito oligonucleotídeos com repetições como sondas (GT15, CT15, AT15, CG15, CAT10, CAA10, CGG10 e CATA10). Experimentos de hibridização revelaram que as repetições GT, CAA, CATA e CT são as mais frequentes no genoma de E. granulosus. As sondas AT e GC não apresentaram sinais de hibridização. Seis lócus contendo repetições CA/GT, quatro lócus contendo repetições GA/CT e oito lócus contendo repetições AAC/GGT foram clonados e sequenciados. O lócus Egmsca1 foi analisado em 73 isolados do Brasil e da Argentina cujas linhagens haviam sido previamente caracterizadas e em 27 isolados provenientes da Etiópia cujas linhagens ainda não foram identificadas. Os isolados brasileiros da linhagem bovina e os isolados argentinos da linhagem do camelo apresentaram-se monomórficos e compartilharam o alelo (CA)7. Isolados argentinos das linhagens da ovelha e da ovelha da Tasmânia compartilharam dois alelos [(CA)8 e (CA)10] com os isolados brasileiros da linhagem da ovelha. O alelo (CA)11 foi encontrado somente em isolados brasileiros da linhagem da ovelha em uma baixa frequência. O alelo (CA)9 ocorreu apenas em um isolado da Etiópia. As populações brasileira e argentina da linhagem da ovelha foram testadas em relação ao equilíbrio de Hardy-Weinberg e somente a primeira estava de acordo com as expectativas. Protoescólices isolados de um único cisto hidático não apresentaram polimorfismo, validando a utilização de protoescólices de um mesmo cisto, agrupados como um isolado, em estudos populacionais. Um microssatélite contendo repetições de pentanucleotídeos, contido no complexo gênico do snRNA U1, também foi isolado. Este estudo descreve pela primeira vez o isolamento e caracterização de microssatélites em E. granulosus.

Crescimento térmico de filmes dielétricos sobre SiC e caracterização das estruturas formadas

Na presente tese, foi investigado o crescimento térmico de filmes dielétricos (óxido de silício e oxinitreto de silício) sobre carbeto de silício. Além disso, os efeitos da irradiação iônica do SiC antes de sua oxidação, com o intuito de acelerar a taxa de crescimento do filme de SiO2, também foram investigados. A tese foi dividida em quatro diferentes etapas. Na primeira, foram investigados os estágios iniciais da oxidação térmica do SiC: mudanças no ambiente químico dos átomos de Si foram observadas após sucessivas etapas de oxidação térmica de uma lâmina de SiC. A partir desses resultados, em conjunto com a análise composicional da primeira camada atômica da amostra, acompanhou-se a evolução do processo de oxidação nesses estágios iniciais. Na etapa seguinte, foram utilizadas as técnicas de traçagem isotópica e análise por reação nuclear com ressonância estreita na curva de seção de choque na investigação do mecanismo e etapa limitante do crescimento térmico de filmes de SiO2 sobre SiC. Nesse estudo, compararam-se os resultados obtidos de amostras de óxidos termicamente crescidos sobre Si e sobre SiC. Na terceira etapa, foram investigados os efeitos da irradiação iônica do SiC antes de sua oxidação nas características finais da estrutura formada. Finalmente, comparam-se os resultados da oxinitretação térmica de estruturas SiO2/SiC e SiO2/Si utilizando dois diferentes gases: NO e N2O.

Comparação de diferentes etapas de enriquecimento seletivo no isolamento de Salmonella sp. a partir de fezes de suínos de terminação

A detecção de Salmonella sp. é fundamental nos programas de controle de salmonelose. Métodos de detecção mais eficientes permitem uma melhor determinação do nível de infecção dos rebanhos, um melhor entendimento da epidemiologia da infecção por Salmonella sp. e o desenvolvimento de programas de controle do patógeno, que visem a segurança biológica do alimento. Nos métodos convencionais, o enriquecimento seletivo é uma etapa crítica, pois inibe a microbiota competitiva e permite a multiplicação de Salmonella sp. Vários caldos de enriquecimento seletivo têm sido comparados quanto à eficiência na recuperação de Salmonella sp. a partir de alimentos, contudo existem poucos estudos relativos a fezes de suínos. O objetivo deste trabalho foi comparar caldos de enriquecimento seletivo para o isolamento de Salmonella sp. a partir de fezes de suínos. Numa primeira fase, amostras de fezes foram contaminadas artificialmente e os caldos Rappaport-Vassiliadis incubado a 42°C (RV), Tetrationato Müller-Kauffmann a 37°C (TMK37) e 42°C (TMK42), e Selenito Cistina (SC) a 37°C foram testados, em associação com meios sólidos seletivos: Rambach (RA), Xilose Lisina Tergitol 4 (XLT4), e Verde Brilhante Vermelho de Fenol Lactose Sacarose (VB). Na segunda fase os caldos RV, TMK37 e TMK42, semeados nos meios XLT4 e VB, foram testados com amostras naturalmente contaminadas. Na primeira fase o RV, TMK42 e TMK37 foram mais eficientes que o SC. No isolamento de Salmonella sp. em amostras naturalmente contaminadas os caldos TMK42 e RV foram superiores ao TMK37. O desempenho destes influenciou diretamente a capacidade seletiva e indicadora dos meios sólidos seletivos. No presente estudo, a associação TMK42/XLT4 demonstrou ser mais sensível, e a RV/XLT4 mais específica. O ágar VB também é recomendado para aumentar a probabilidade de detecção do patógeno. Desta forma os caldos RV e TMK42 e o ágar XLT4 e o VB foram considerados os mais indicados para a implantação de protocolos de detecção de Salmonella sp. em fezes suínas.

Filmes finos dielétricos para a tecnologia do silício : processamento térmico e caracterização

O rápido avanço tecnológico coloca a tecnologia do Si diante de um grande desafio: substituir o dielétrico de porta utilizado por mais de 40 anos em dispositivos MOSFET (transistor de efeito de campo metal-óxido-semicondutor), o óxido de silício (SiO2), por um material alternativo com maior constante dielétrica. Nesse contexto, vários materiais têm sido investigados. Nesta tese concentramos nossa atenção em três candidatos: o óxido de alumínio (Al2O3), o silicato de zircônio (ZrSixOy) e o aluminato de zircônio (ZrAlxOy). Nossos resultados experimentais baseiam-se em técnicas de análise com feixes de íons ou raios-X e de microscopia de força atômica. No caso do Al2O3, investigamos a difusão e reação de oxigênio através de filmes relativamente espessos (35 nm) quando submetidos a tratamento térmico em atmosfera oxidante, e os efeitos que esses processos provocam em filmes finos (6,5 nm) de Al2O3 depositados sobre uma estrutura SiO2/Si. Observamos que o processo de difusão-reação em filmes de Al2O3 é diferente do observado em filmes de SiO2: no primeiro caso, oxigênio difunde e incorpora-se em todo o volume do filme, enquanto que em filmes de SiO2, oxigênio difunde através do filme, sem incorporar-se em seu volume, em direção à interface SiO2/Si, onde reage. Além disso, quando oxigênio atinge a interface Al2O3/Si e reage com o Si, além da formação de SiO2, parte do Si migra em direção ao Al2O3, deslocando parte dos átomos de Al e de O. Modelos baseados em difusão e reação foram capazes de descrever qualitativamente os resultados experimentais em ambos os casos. A deposição de filmes de Al2O3 sobre Si por deposição química de camada atômica a partir de vapor também foi investigada, e uma nova rotina de deposição baseada em préexposição dos substratos de Si ao precursor de Al foi proposta. As estruturas ZrSixOy/Si e ZrAlxOy/Si (ligas pseudobinárias (ZrO2)z(SiO2)1-z e (ZrO2)z(Al2O3)1-z depositadas sobre Si) foram submetidas a tratamentos térmicos em oxigênio ou vácuo com o objetivo de investigar possíveis instabilidades. Os tratamentos térmicos não provocaram instabilidades na distribuição de Zr, mas migração e incorporação de Si no filme dielétrico foram observadas durante os dois tratamentos para ambos os materiais.

Utilização do programa energyplus para simulação do conforto térmico em edificações populares em quatro capitais brasileiras

O principal objetivo deste trabalho consiste em utilizar o programa EnergyPlus para simular e analisar o nível de conforto térmico dos moradores de uma edificação térrea simples. Para tanto, escolheu-se e definiu-se uma casa popular padrão que será utilizada para as cidades de Belém, PA, Brasília, DF, São Paulo, SP e Recife, PE. Em relação a esta residência e aos seus moradores foram determinadas diversas características, entre elas, rotinas de ocupação, nível de atividades, fator de vestimenta e número de moradores. Ganhos internos (lâmpadas e equipamentos elétricos) e renovação do ar (infiltração e ventilação) foram, também, considerados neste trabalho. O conforto térmico dos ocupantes da habitação foi simulado e analisado para uma semana representante da época do ano com a temperatura mais elevada, e outra semana que representa o período de frio ou chuvas, ou seja, época do ano com temperaturas mais baixas. Para esta etapa necessitou-se a utilização de arquivos climáticos das quatro capitais brasileiras citadas acima. Os níveis de conforto térmico foram determinados e estudados conforme a metodologia de Fanger, que utiliza os seguintes parâmetros: temperatura, umidade relativa e velocidade do ar, temperatura média radiante do ambiente, vestimenta e metabolismo dos indivíduos. Este estudo foi realizado para um ambiente em evolução livre e analisou-se somente a sala e os quartos da residência. Também não foram considerados neste trabalho os equipamentos elétricos com o intuito de melhorar o conforto térmico como, por exemplo, ventiladores A ferramenta de simulação computacional utilizada para o cálculo do conforto térmico neste trabalho foi o programa EnergyPlus. Para a simulação do conforto necessitou-se calcular a infiltração e a ventilação na residência, e com este intuito utilizou-se uma sub-rotina deste programa baseada no modelo de fluxo de ar multizonal COMIS. Os resultados obtidos para o conforto térmico, através dos valores de PMV, nos dias analisados das quatro cidades em que foi realizado o estudo mostraram-se bastante coerentes com as condições externas e internas da residência, indicando a boa capacidade do programa EnergyPlus nestes casos simulados. Calculado e analisado o conforto térmico das pessoas, melhorias nas estruturas da edificação foram sugeridas a fim da obtenção de condições otimizadas para os ocupantes desta habitação.