Subband mixing inducing negative resistance

A new double channel field-effect structure based on delta-doping technology is proposed Resonant tunneling between the channels is employed to control the transport along the interface plane. A realistic simulation is performed for several temperatures. We solve the Schrodinger and Poisson equations self-consistently and have found that a large peak-to-valley ratio in the current-voltage characteristic occurs at the whole range of temperature investigated this effect indicates the potential application of this phenomenon for switching devices, where the transversal conductivity can be controlled due to the coupling between states belonging to different channels.

Extended donor and acceptor molecules for organic electronics

Die Untersuchung von halbleitenden Materialien auf der Basis von organischen Molekülen stellt ein Gebiet der angewandten Forschung an der Schwelle zur industriellen Nutzung dar. Geringes Gewicht und hohe mechanische Flexibilität ermöglichen völlig neue Produkte, die mit anorganischen Halbleitern nicht zu realisieren sind. Die Herstellung von Bauteilen wie Transistoren, Solarzellen oder Leuchtdioden aus organischen Materialien ist ein komplexes Gebiet, das einer Vielzahl von unterschiedlichen Optimierungen bedarf, um eine konkurrenzfähige Leistung zu erreichen. Die synthetische organische Chemie bietet vielfältige Möglichkeiten, mit maßgeschneiderten Lösungen zum Optimierungsprozess beizutragen. Zum einen können neue aktive Materialien hergestellt werden mit besserer Leistung und leichterer Verarbeitbarkeit. Zum anderen sind Substanzen zugänglich, die z.B. bei der Ladungsträgerinjektion hilfreich sein können.rnIn dieser Arbeit wurde an beiden dieser Fronten gearbeitet. Dabei lag die Entwicklungsstrategie darin, ausgedehnte π-konjugierte Moleküle herzustellen, die entweder besonders elektronenarme Akzeptoren oder elektronenreiche Donoren darstellen. Die genaue Kontrolle der elektronischen Niveaus stellt einen wichtigen Bestandteil dar, um niedrige elektrische Kontaktbarrieren zu Metallen zu erreichen und ausreichend stabile Materialien zu erreichen.rnDer erste Fokus der Arbeiten lag in der Funktionalisierung von Coronen. Dieser PAH stellt einen guten Kompromiss bezüglich seiner Größe dar: Er ist groß genug, um Diffusion in andere Schichten von Bauteilen zu vermeiden, aber nicht zu groß, um Verarbeitung durch Vakuumsublimation zu ermöglichen. Bislang sind praktisch keine Coronen-Derivate in der Literatur beschrieben, weshalb eine neue Synthese entwickelt werden musste, die die Einführung starker Donor- und Akzeptorfunktionalitäten erlaubt. Die photochemische Cyclodehydrierung von substituierten [2.2.2]paracyclophan-trienen stellte sich als hervorragende Möglichkeit heraus, dies zu bewerkstelligen. Es wurde eine Reihe von methoxy-substitutierten Coronenen mit unterschiedlicher Symmetrie hergestellt. Mittels optischer Spektroskopie konnte gezeigt werden, dass Methoxygruppen wenig Einfluss auf die elektronischen Eigenschaften von Coronen haben. Unter Spaltung der Methylether und anschließender Oxidation allerdings sind Coronenketone zugänglich, welche bis zu drei α-Diketongruppen besitzen. Diese Moleküle sind enorm starke Akzeptoren, was durch Cyclovoltammetrie und Vergleich zu anderen Akzeptoren eindrucksvoll gezeigt werden konnte. Die Sublimation dieses Akzeptors auf die Oberfläche von Metallen zeigt einen dramatischen Einfluss auf die Austrittsarbeit dieses Metalls, was zur Herstellung eines ohmschen Kontakts zu organischen Halbleitern von außerordentlichem Nutzen ist. rnDen zweiten Teil der Arbeit bilden Benzodithiophen enthaltende Polymere, die für den Einsatz als aktive Komponente in elektronischen Bauteilen entwickelt wurden. Nach systematischer Strukturoptimierung wurde ein Polymer enthalten, welches in einem Feldeffekt-Transistor auf Standard-Silizium-Substraten Ladungsträger-Mobilitäten über 0,1 cm2/Vs erreicht mit großer Reproduzierbarkeit und ausgezeichneter Transistor-Charakteristik. Es konnte gezeigt werden, dass die durch die Monomergeometrie erzeugte Kurvung des Polymers zu einem optimalen Kompromiss aus Löslichkeit und effektiver Packung darstellt. Auf für industrielle Anwendungen besonders interessanten polymer-basierten Substraten wurde eine noch erheblich bessere Leistung gezeigt. Auf einem PET-Substrat wurden Feldeffekt-Mobilitäten von 0,5 cm2/Vs gemessen mit überzeugenden Reproduzierbarkeit und Stabilität.rnDamit konnte in der Arbeit ein bedeutender Beitrag zur Weiterentwicklung von Materialien für den Einsatz in elektronischen Bauteilen geleistet werden. Die Substanzen versprechen noch erhebliches Potenzial nach intensiver Optimierung und wurden deshalb zum Patent angemeldet.rn

Electrical spectroscopy of rubrene bulk and thin film crystals

One of the most diffused electronic device is the field effect transistor (FET), contained in number of billions in each electronic device. Organic optoelectronics is an emerging field that exploits the unique properties of conjugated organic materials to develop new applications that require a combination of performance, low cost and processability. Organic single crystals are the material with best performances and purity among the variety of different form of organic semiconductors. This thesis is focused on electrical and optical characterization of Rubrene single crystal bulk and thin films. Rubrene bulk is well known but for the first time we studied thin films. The first Current-voltage characterization has been performed for the first time on three Rubrene thin films with three different thickness to extract the charge carriers mobility and to assess its crystalline structure. As results we see that mobility increase with thickness. Field effect transistor based on Rubrene thin films on $SiO_2$ have been characterize by current-voltage (I-V) analyses (at several temperatures) and reveals a hopping conduction. Hopping behavior probably is due to the lattice mismatch with the substrate or intrinsic defectivity of the thin films. To understand effects of contact resistance we tested thin films with the Transmission Line Method (TLM) method. The TLM method revealeds that contact resistance is negligible but evidenced a Schottky behavior in a limited but well determined range of T. To avoid this effect we carried out annealing treatment after the electrode evaporation iswe performed a compete I-V characterization as a function of in temperature to extract the electronic density of states (DOS) distribution through the Space Charge Limited Current (SCLC) method. The results show a DOS with an exponential trenddistribution, as expected. The measured mobility of thin films is about 0.1cm^2/Vs and it increases with the film thickness. Further studies are necessary to investigate the reason and improve performances. From photocurrent spectrum we calculated an Eg of about 2.2eV and both thin films and bulk have a good crystal order. Further measurement are necessary to solve some open problems

Fabrication of a two-terminal super conducting device with a poled ferroelectric control layer

The discovery of High-Temperature Superconductors (HTSCs) has spurred the need for the fabrication of superconducting electronic devices able to match the performance of today's semiconductor devices. While there are several HTSCs in use today, YBaCuO7-x (YBCO) is the better characterized and more widely used material for small electronic applications. This thesis explores the fabrication of a Two-Terminal device with a superconductor and a painted on electrode as the terminals and a ferroelectric, BaTiO 3 (BTO), in between. The methods used to construct such a device and the challenges faced with the fabrication of a viable device will be examined. The ferroelectric layer of the devices that proved adequate for use were poled by the application of an electric field. Temperature Bias Poling used an applied field of 105V/cm at a temperature of approximately 135*C. High Potential Poling used an applied field of 106V/cm at room temperature (20*C). The devices were then tested for a change in their superconducting critical temperature, Tc. A shift of 1-2K in the Tc(onset) of YBCO was observed for Temperature Bias Poling and a shift of 2-6K for High Potential Poling. These are the first reported results of the field effect using BTO on YBCO. The mechanism involved in the shifting of Tc will be discussed along with possible applications.

Overexpression of tumour-associated carbohydrate antigen sialyl-Tn in advanced bladder tumours

Little is known on the expression of the tumour-associated carbohydrate antigen sialyl-Tn (STn), in bladder cancer. We report here that 75% of the high-grade bladder tumours, presenting elevated proliferation rates and high risk of recurrence/progression expressed STn. However, it was mainly found in non-proliferative areas of the tumour, namely in cells invading the basal and muscle layers. STn was also found in tumour-adjacent mucosa, which suggests its dependence on a field effect of the tumour. Furthermore, it was not expressed by the normal urothelium, demonstrating the cancer-specific nature of this antigen. STn expression correlated with that of sialyltransferase ST6GalNAc.I, its major biosynthetic enzyme. The stable expression of ST6GalNAc.I in the bladder cancer cell line MCR induced STn expression and a concomitant increase of cell motility and invasive capability. Altogether, these results indicate for the first time a link between STn expression and malignancy in bladder cancer. Hence, therapies targeting STn may constitute new treatment approaches for these tumours.

Write-erase and read paper memory transistor

Applied Physics Letters, Vol.93, issue 20

Direct modulation of electroluminescence from silicon nanocrystals beyond radiative recombination rates

We propose a light emitting transistor based on silicon nanocrystals provided with 200 Mbits/ s built-in modulation. Suppression of electroluminescence from silicon nanocrystals embedded into the gate oxide of a field effect transistor is achieved by fast Auger quenching. In this process, a modulating drain signal causes heating of carriers in the channel and facilitates the charge injection into the nanocrystals. This excess of charge enables fast nonradiative processes that are used to obtain 100% modulation depths at modulating voltages of 1 V.

Towards Realization of Magnetocaloric and Magnetoelectric Applications based on Bulk and Thin film forms of Sodium substituted Lanthanum Manganites

The present thesis work focuses on hole doped lanthanum manganites and their thin film forms. Hole doped lanthanum manganites with higher substitutions of sodium are seldom reported in literature. Such high sodium substituted lanthanum manganites are synthesized and a detailed investigation on their structural and magnetic properties is carried out. Magnetic nature of these materials near room temperature is investigated explicitly. Magneto caloric application potential of these materials are also investigated. After a thorough investigation of the bulk samples, thin films of the bulk counterparts are also investigated. A magnetoelectric composite with ferroelectric and ferromagnetic components is developed using pulsed laser deposition and the variation in the magnetic and electric properties are investigated. It is established that such a composite could be realized as a potential field effect device. The central theme of this thesis is also on manganites and is with the twin objectives of a material study leading to the demonstration of a device. This is taken up for investigation. Sincere efforts are made to synthesize phase pure compounds. Their structural evaluation, compositional verification and evaluation of ferroelectric and ferromagnetic properties are also taken up. Thus the focus of this investigation is related to the investigation of a magnetoelectric and magnetocaloric application potentials of doped lanthanum manganites with sodium substitution. Bulk samples of sodium substituted lanthanum manganites. Bulk samples of sodium substituted lanthanum manganites with Na substitution ranging from 50 percent to 90 percent were synthesized using a modified citrate gel method and were found to be orthorhombic in structure belonging to a pbnm spacegroup. The variation in lattice parameters and unit cell volume with sodium concentration were also dealt with. Magnetic measurements revealed that magnetization decreased with increase in sodium concentrations.

Zytogenetische Untersuchungen zur Bestimmung der chromosomalen Aneuploidie in der Karzinogenese sowie für die Frühdiagnostik des Pankreaskarzinoms

Bauchspeicheldrüsenkrebs ist die vierthäufigste Krebstodesursache in Deutschland. Durch die tiefe Lage des Organs im Körperinneren und das späte Auftreten von Symptomen erfolgt die Diagnose meist zu einem sehr späten Zeitpunkt, zu dem eine Resektion des Tumors in 80% der Fälle nicht mehr möglich ist. Die Hälfte der Patienten verstirbt bereits im ersten Jahr nach Diagnosestellung. Nach heutiger Erkenntnis entwickeln sich Adenokarzinome der Bauchspeicheldrüse über schrittweise histologische Veränderungen, die sogenannten PanIN Läsionen (pancreatic intraepithelial neoplasia). Bis heute fehlen jedoch klinisch einsetzbare Parameter für die Früherkennung des Karzinoms und seiner Vorstufen. Bisher ist nicht vollständig geklärt, welche molekularen Veränderungen hierbei eine wesentliche Rolle spielen. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist, die molekular- und zytogenetische Mutationsinzidenz und -Sequenz im Verlauf der neoplastischen Progression in der PanIN-Sequenz aufzuklären. Unter Anwendung der Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH) wird weiterführend die Frage beantwortet, ob sich der Nachweis von zytogenetischen Veränderungen in Zellen, die endoskopisch aus dem Pankreassekret gewonnen wurden, als neuartiger Ansatz für eine Frühdiagnostik nutzen lassen. Die molekulargenetischen Analysen zeigen, dass die PanIN-Läsionen aus Geweben mit chronischer Pankreatitis denen aus Geweben mit Karzinomen gleichzusetzen sind. Veränderungen in der Anzahl einzelner Chromosomen, sowie Basenmutationen finden sich bereits in den frühesten Gangläsionen. Die diffuse Verteilung von Genmutationen lässt einen mutagenen Feldeffekt vermuten, in welchem endogene (z.B. Pankreasenzyme, oxidativer Stress) und/oder exogene (z.B. Nikotin, Alkohol) Noxen auf verschiedene Pankreasgänge während einer langen Zeit einwirken. Auf der Basis der erhaltenen Daten kann angenommen werden, dass die prä-neoplastischen Läsionen in Geweben mit chronischer Pankreatitis eine Progression durchlaufen, in der sich sporadische Defekte wie Basenmutationen und Mitosefehler (Aneuplodien) akkumulieren. Die biologische Relevanz für die Tumorentstehung sollte jedoch immer im klinischen Kontext betrachtet werden. In Kombination mit weiteren Parametern (z.B. Alter, Dauer der Pankreatitis) könnte dies eine Möglichkeit bieten, das Risiko für die Entstehung eines Karzinoms individuell zu bestimmen und somit Patienten frühzeitig genug vor der Manifestation eines Tumors einer (Teil-)Resektion des Organs zuzuführen.

Immobilization of Poly(propylene imine) Dendrimer/Nickel Phtalocyanine as Nanostructured Multilayer Films To Be Used as Gate Membranes for SEGFET pH Sensors

We describe the assembly of layer-by-layer films based on the poly(propylene imine) dendrimer (PPID) generation 3 and nickel tetrasulfonated phthalocyanine (NiTsPc) for application as chemically sensitive membranes in sepal alive extended-gate field effect transistor (SEGFET) pH sensors PPID/NiTsPc films wet e adsorbed on quartz, glass. indium tin oxide. or gold (Au)-covered glass substrates Multilayer formation was monitored via UV-vis absorption upon following the increment in the Q-band intensity (615 nm) of NiTsPc The nanostructured membranes were very stable in a pH range of 4-10 and displayed a good sensitivity toward H(+), ca 30 mV/pH for PPID/N(1)TsPc films deposited on Au-covered substrates For films deposited on ITO, the sensitivity was ca 52 4 mV/pH. close to the expected theoretical value for ton-sensitive membranes. The use of chemically stable PPID/NiTsPc films as gate membranes in SEGFETs, as introduced here, may represent an alternative for the fabrication of nanostructured, porous platforms for enzyme immobilization to be used in enzymatic biosensors.

Energy transfer and frequency upconversion in Yb3+-Er3+-doped PbO-GeO2 glass containing silver nanoparticles

We report the infrared-to-visible frequency upconversion in Er3+-Yb3+-codoped PbO-GeO2 glass containing silver nanoparticles (NPs). The optical excitation is made with a laser at 980 nm in resonance with the F-2(5/2)-> F-2(7/2) transition of Yb3+ ions. Intense emission bands centered at 525, 550, and 662 nm were observed corresponding to Er3+ transitions. The simultaneous influence of the Yb3+-> Er3+ energy transfer and the contribution of the intensified local field effect due to the silver NPs give origin to the enhancement of the whole frequency upconversion spectra.

Portadores quentes: modelo browniano

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Técnicas avançadas para caracterização de processos de transporte dependente do Spin

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Melanin as an active layer in biosensors

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Capacitive DNA detection driven by electronic charge fluctuations in a graphene nanopore

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)