Ferroelectric : CNTs structures fabrication for advanced functional nano devices

This work is about the combination of functional ferroelectric oxides with Multiwall Carbon Nanotubes for microelectronic applications, as for example potential 3 Dimensional (3D) Non Volatile Ferroelectric Random Access Memories (NVFeRAM). Miniaturized electronics are ubiquitous now. The drive to downsize electronics has been spurred by needs of more performance into smaller packages at lower costs. But the trend of electronics miniaturization challenges board assembly materials, processes, and reliability. Semiconductor device and integrated circuit technology, coupled with its associated electronic packaging, forms the backbone of high-performance miniaturized electronic systems. However, as size decreases and functionalization increases in the modern electronics further size reduction is getting difficult; below a size limit the signal reliability and device performance deteriorate. Hence miniaturization of siliconbased electronics has limitations. On this background the Road Map for Semiconductor Industry (ITRS) suggests since 2011 alternative technologies, designated as More than Moore; being one of them based on carbon (carbon nanotubes (CNTs) and graphene) [1]. CNTs with their unique performance and three dimensionality at the nano-scale have been regarded as promising elements for miniaturized electronics [2]. CNTs are tubular in geometry and possess a unique set of properties, including ballistic electron transportation and a huge current caring capacity, which make them of great interest for future microelectronics [2]. Indeed CNTs might have a key role in the miniaturization of Non Volatile Ferroelectric Random Access Memories (NVFeRAM). Moving from a traditional two dimensional (2D) design (as is the case of thin films) to a 3D structure (based on a tridimensional arrangement of unidimensional structures) will result in the high reliability and sensing of the signals due to the large contribution from the bottom electrode. One way to achieve this 3D design is by using CNTs. Ferroelectrics (FE) are spontaneously polarized and can have high dielectric constants and interesting pyroelectric, piezoelectric, and electrooptic properties, being a key application of FE electronic memories. However, combining CNTs with FE functional oxides is challenging. It starts with materials compatibility, since crystallization temperature of FE and oxidation temperature of CNTs may overlap. In this case low temperature processing of FE is fundamental. Within this context in this work a systematic study on the fabrication of CNTs - FE structures using low cost low temperature methods was carried out. The FE under study are comprised of lead zirconate titanate (Pb1-xZrxTiO3, PZT), barium titanate (BaTiO3, BT) and bismuth ferrite (BiFeO3, BFO). The various aspects related to the fabrication, such as effect on thermal stability of MWCNTs, FE phase formation in presence of MWCNTs and interfaces between the CNTs/FE are addressed in this work. The ferroelectric response locally measured by Piezoresponse Force Microscopy (PFM) clearly evidenced that even at low processing temperatures FE on CNTs retain its ferroelectric nature. The work started by verifying the thermal decomposition behavior under different conditions of the multiwall CNTs (MWCNTs) used in this work. It was verified that purified MWCNTs are stable up to 420 ºC in air, as no weight loss occurs under non isothermal conditions, but morphology changes were observed for isothermal conditions at 400 ºC by Raman spectroscopy and Transmission Electron Microscopy (TEM). In oxygen-rich atmosphere MWCNTs started to oxidized at 200 ºC. However in argon-rich one and under a high heating rate MWCNTs remain stable up to 1300 ºC with a minimum sublimation. The activation energy for the decomposition of MWCNTs in air was calculated to lie between 80 and 108 kJ/mol. These results are relevant for the fabrication of MWCNTs – FE structures. Indeed we demonstrate that PZT can be deposited by sol gel at low temperatures on MWCNTs. And particularly interesting we prove that MWCNTs decrease the temperature and time for formation of PZT by ~100 ºC commensurate with a decrease in activation energy from 68±15 kJ/mol to 27±2 kJ/mol. As a consequence, monophasic PZT was obtained at 575 ºC for MWCNTs - PZT whereas for pure PZT traces of pyrochlore were still present at 650 ºC, where PZT phase formed due to homogeneous nucleation. The piezoelectric nature of MWCNTs - PZT synthesised at 500 ºC for 1 h was proved by PFM. In the continuation of this work we developed a low cost methodology of coating MWCNTs using a hybrid sol-gel / hydrothermal method. In this case the FE used as a proof of concept was BT. BT is a well-known lead free perovskite used in many microelectronic applications. However, synthesis by solid state reaction is typically performed around 1100 to 1300 ºC what jeopardizes the combination with MWCNTs. We also illustrate the ineffectiveness of conventional hydrothermal synthesis in this process due the formation of carbonates, namely BaCO3. The grown MWCNTs - BT structures are ferroelectric and exhibit an electromechanical response (15 pm/V). These results have broad implications since this strategy can also be extended to other compounds of materials with high crystallization temperatures. In addition the coverage of MWCNTs with FE can be optimized, in this case with non covalent functionalization of the tubes, namely with sodium dodecyl sulfate (SDS). MWCNTs were used as templates to grow, in this case single phase multiferroic BFO nanorods. This work shows that the use of nitric solvent results in severe damages of the MWCNTs layers that results in the early oxidation of the tubes during the annealing treatment. It was also observed that the use of nitric solvent results in the partial filling of MWCNTs with BFO due to the low surface tension (<119 mN/m) of the nitric solution. The opening of the caps and filling of the tubes occurs simultaneously during the refluxing step. Furthermore we verified that MWCNTs have a critical role in the fabrication of monophasic BFO; i.e. the oxidation of CNTs during the annealing process causes an oxygen deficient atmosphere that restrains the formation of Bi2O3 and monophasic BFO can be obtained. The morphology of the obtained BFO nano structures indicates that MWCNTs act as template to grow 1D structure of BFO. Magnetic measurements on these BFO nanostructures revealed a week ferromagnetic hysteresis loop with a coercive field of 956 Oe at 5 K. We also exploited the possible use of vertically-aligned multiwall carbon nanotubes (VA-MWCNTs) as bottom electrodes for microelectronics, for example for memory applications. As a proof of concept BiFeO3 (BFO) films were in-situ deposited on the surface of VA-MWCNTs by RF (Radio Frequency) magnetron sputtering. For in situ deposition temperature of 400 ºC and deposition time up to 2 h, BFO films cover the VA-MWCNTs and no damage occurs either in the film or MWCNTs. In spite of the macroscopic lossy polarization behaviour, the ferroelectric nature, domain structure and switching of these conformal BFO films was verified by PFM. A week ferromagnetic ordering loop was proved for BFO films on VA-MWCNTs having a coercive field of 700 Oe. Our systematic work is a significant step forward in the development of 3D memory cells; it clearly demonstrates that CNTs can be combined with FE oxides and can be used, for example, as the next 3D generation of FERAMs, not excluding however other different applications in microelectronics.

Análise comparativa das técnicas de transmissão com modulação exterma PDSB, OSSB e OCS

Dissertação de Mestrado, Engenharia Eléctrica e Electrónica, Ramo de Tecnologias de Informação e Telecomunicações, Instituto Superior de Engenharia, Universidade do Algarve, 2009

Análise de sistemas de comunicação óptica com multiplexagem de subportadora e transmissão em banda lateral única

Tese dout., Engenharia Electrónica e Computação, Universidade do Algarve, 2005

Educação informal intergeracional: o caso da transmissão dos usos e costumes da medicina tradicional

Dissertação de mest., Ciências da Educação, Faculdade de Ciências Humanas e Sociais, Universidade do Algarve, 2010

Corporate social marketing: um estudo de caso no setor da energia elétrica

Grupos privados que comercializam eletricidade ao setor residencial estão, atualmente, a implementar programas que procuram alcançar Eficiência Energética (EE). Estes programas levam a um menor consumo do produto core destas empresas. A EE é um tema destacado na atualidade, nações de todo o mundo traçam planos para alcançá-la, indo ao encontro do estabelecido no Protocolo de Quioto. Em Portugal, o setor da energia elétrica encontra-se entre os que mais danos acarretam para o ambiente. O presente estudo quis conhecer a orientação destes grupos nestes programas. Ou seja, conhecer a sua motivação para os implementar, bem como conhecer a abordagem disciplinar utilizada para os “desenhar”, procurando saber até que ponto o Corporate Social Marketing (CSM) é aplicado. O CSM utiliza a tecnologia do Marketing mainstream para alcançar mudanças comportamentais desejadas. Visa o bem-estar social e/ou ambiental e mede os resultados que atinge. A sua aplicação em programas que visam a EE no consumo, tratando-a como um produto social, é o foco da presente pesquisa. Para o efeito delineou-se a pesquisa através da metodologia Estudo de Caso, com o objetivo de estudar a orientação do Grupo EDP nestes programas, através do programa A Tua Energia, sabendo que “os projetos de Eficiência Energética são sempre definidos e implementados pela EDP enquanto Grupo” (EDP, 2012). A metodologia de análise de dados utilizada é a Grounded Theory (GT) que procura ir ao encontro de uma teoria substantiva, emersa dos dados, que se enquadre ao contexto da pesquisa. O Estudo da orientação do Grupo EDP levou a pesquisa a conhecer a realidade do setor elétrico em relação a estes programas, não só em Portugal mas noutro mercado onde a empresa EDP atua, o Brasil. Os principais resultados alcançados quanto à motivação dos Grupos privados para implementar estes programas foram Ganhos Empresariais, nos quais se integram Imagem Positiva, Estratégia de Negócio e Relacionamento com Stakeholders. Os dados revelam que o programa A Tua Energia não é um programa de CSM pois ainda que foque a mudança comportamental não a alcança efetivamente. Já a EDP no Brasil implementa um programa de mudança comportamental assente na abordagem do CSM. Concluiu-se que a envolvente influencia a orientação da EDP nestes programas, ainda que estes sejam designados pela EDP enquanto Grupo.

Transmissão intergeracional do perfecionismo: o papel do perfecionismo parental e da perceção das expectativas, críticas e estilos parentais, no desenvolvimento de perfecionismo dos filhos

Os objetivos do presente estudo recaem sobre a investigação do papel do perfecionismo parental, bem como da perceção dos filhos sobre as expetativas, críticas e autoritarismo parental na transmissão intergeracional do perfecionismo. Participaram no estudo 156 estudantes universitários de ambos os sexos, com idades compreendidas entre os 18 e os 30 anos de idade, e os seus respetivos pais (pai e mãe). Os instrumentos aplicados aos filhos consistiram num Questionário Sociodemográfico, na Multidimensional Perfectionism Scale de Hewitt e Flett (1991b), na Multidimensional Perfectionism Scale de Frost, Marten, Lahart e Rosenblate (1990) e no Parental Authoritative Questionaire de Buri (1991). Os pais responderam à Multidimensional Perfectionism Scale de Hewitt e Flett (1991b). Os resultados indicaram uma correspondência entre as mesmas dimensões de perfecionismo de pais e filhos, apoiando a premissa de que a transmissão do perfecionismo se realiza por aprendizagem social, através da imitação das tendências perfecionistas dos pais. No entanto, verificou-se ainda correspondência entre dimensões diferentes de perfecionismo de pais e filhos, indicando a possibilidade de existirem outros mecanismos na transmissão intergeracional deste traço de personalidade. Especificamente, os resultados indicaram que as expetativas parentais apresentam um papel importante na transmissão de perfecionismo socialmente prescrito entre mãe e filho e parecem também contribuir para o desenvolvimento de PAO e PSP, mesmo sem que haja necessariamente perfecionismo parental. O estudo permitiu ainda analisar o papel do sexo na transmissão do perfecionismo, podendo constatar-se que tanto o cuidador principal como o cuidador do mesmo sexo contribuem para o desenvolvimento de perfecionismo dos filhos, dependendo das dimensões do perfecionismo que se avaliam, existindo situações em que se verifica o contributo simultâneo de ambos. O significado os resultados é discutido em termos das implicações dos fatores parentais para a transmissão intergeracional do perfecionismo.

Relé diferencial numérico para proteção de transformadores

Dissertação de Mestrado, Engenharia Elétrica e Eletrónica, Especialização em Sistemas de Energia e Controlo, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2015

Redes de transmissão de dados em meios submarinos

Dissertação de Mestrado, Engenharia Eletrica e Eletrónica, Instituto Superior de Engenharia, Universidade do Algarve, 2015

Organização flexível do conhecimento : estratégias para a retenção e transmissão do conhecimento e do saber-fazer nas empresas do sector metalúrgico, metalomecânico e electromecânico

Trabalho de projecto de mestrado, Ciências da Educação (Formação de Adultos), Universidade de Lisboa, Instituto de Educação, 2011

UMTS versus DVB-SH na transmissão de sinais de vídeo

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia de Electrónica e Telecomunicações

Rentabilidade e risco na comercialização agregada de energia elétrica

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica na Área de Especialização de Energia