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.

Combined effects of chemical and natural stressors to soil organisms and plants

Nas últimas décadas, a Terra tem experimentado um aquecimento global e mudanças nos padrões de precipitação. Muitos estudos sobre a avaliação de risco de agrotóxicos em organismos não-alvo foram realizados com base em protocolos padronizados, com condições abióticas controladas. Mas, em campo, os organismos são expostos a flutuações de vários fatores ambientais, bem como a poluentes, que podem alterar os limites de tolerância dos organismos aos stressores naturais, bem como alterar a toxicidade ou biodisponibilidade do químico em causa. Considerando isso, o principal objetivo deste trabalho foi o de avaliar de que modo e em que medida os fatores ambientais (temperatura, humidade do solo e radiação UV) podem interagir uns com os outros ou afetar a toxicidade do carbaril para invertebrados do solo e plantas. Para isso, foram utilizadas quatro espécies padrão: Folsomia candida, Eisenia andrei, Triticum aestivum e Brassica rapa, e simulados diferentes cenários climáticos, com vários parâmetros letais e subletais analisados. A exposição combinada foi analisada utilizando, quando possível, a ferramenta MIXTOX, com base no modelo de referência de acção independente (IA) e possíveis desvios, assim como rácios sinergísticos/antagonísticos (a partir de valores de EC50/LC50), quando a dose-resposta de um dos stressores não foi obtida. Todos os fatores de stress aplicados isoladamente causaram efeitos significativos sobre as espécies testadas e sua exposição combinada com carbaril, apresentaram respostas diferenciadas: para as minhocas, a seca e temperaturas elevadas aumentaram os efeitos deletérios do carbaril (sinergismo), enquanto o alagamento e temperaturas baixas diminuíram sua toxicidade (antagonismo). Para os colêmbolos, o modelo IA mostrou ser uma boa ferramenta para prever a toxicidade do carbaril tanto para temperaturas altas como para as baixas. Para as duas espécies de plantas foram encontradas diferenças significativas entre elas: em termos gerais, as interações entre carbaril e os stressores naturais foram observadas, com sinergismo aparecendo como o padrão principal relacionado com a radiação UV, solos secos e temperaturas elevadas, enquanto o padrão principal relacionado com temperaturas baixas e stress de alagamento foi o antagonismo. Quando os efeitos de dois stressores naturais (radiação UV e humidade do solo) em plantas foram avaliados, uma interação significativa foi encontrada: a seca aliviou o efeito deletério da radiação UV em T. aestivum e o alagamento aumentou os seus efeitos, mas para B. rapa a adição de ambos os stresses de água causou um aumento (sinergismo) dos efeitos deletérios da radiação UV para todos os parâmetros avaliados. Portanto é necessário que as diferenças sazonais e latitudinais, bem como as mudanças climáticas globais, sejam integradas na avaliação de risco de contaminantes do solo.

Análise do risco associado à rotura da barragem de Fernandilho. Modelação hidrodinâmica da onda de cheia

As cheias provocadas por roturas de barragens constituem eventos catastróficos que podem conduzir a perdas consideráveis de vidas humanas e de bens materiais. Para melhorar a segurança, em relação a este risco potencial, torna-se necessário avaliar a segurança da população e das estruturas, existentes ou a construir, e estimar a extensão dos danos em caso de acidente. Neste estudo, após a indicação da legislação em vigor, apresenta-se uma descrição sumária do modelo DamBreak. Descrevem-se as equações básicas que definem o modelo de formação da brecha e que caracterizam o processo de formação da cheia. Também se referem as equações de Saint-Venant, as quais caracterizam o processo de propagação da cheia. De seguida é feita uma descrição da barragem de Fernandilho, do leito do Barranco d

Sistema automático de medida usando o sistema GSM

Este artigo apresenta um sistema automático de aquisição de dados com aplicação na monitorização da qualidade da água, não só do mar mas também de rios, lagos e lagoas. É um instrumento ambiental bastante útil, baseado numa estação de medida situada numa bóia que envia os dados via GSM para uma estação em Terra.

Contribuição para a avaliação do risco sísmico: aplicação à cidade de Faro

O programa SRAPOR permite a realização de rápidas avaliações de risco sísmico de aglomerados habitacionais. A presente versão é constituída por uma base de dados de sismos, por um sistema simplificado de informação geográfica e por um módulo de avaliação da casualidade sísmica. A aplicação do programa é ilustrada com a análise da casualidade sísmica da cidade de Faro.

Família, psicopatologia e resiliência na adolescência: do risco psicossocial ao percurso delinquente

Tese de dout., Psicologia, Faculdade de Ciências Humanas e Sociais, Univ. do Algarve, 2007

Identificação das características dos clientes associadas ao risco de crédito

O processo da tomada de decisão sobre a avaliação de uma solicitação de crédito comercial é por vezes difícil para o julgamento humano, devido à imensidão de variáveis que estão em jogo e das suas inter- relações. Neste artigo propomo-nos identificar as características dos clientes associadas a alto e a baixo risco, com recurso a um modelo aplicacional. A partir de uma base de dados de um cartão de crédito, formada por variáveis de natureza qualitativa e quantitativa, ajustámos um modelo logit binário, com o objectivo de tornar o processo de decisão mais objectivo e quantificável. Em seguida, identificámos oito classes de risco através da aplicação de um método de classificação não hierárquica (K-means) sobre o vector da pontuação do modelo logit. Aferimos temporalmente o comportamento de cada classe de risco ao longo de 70 meses, verificando-se que probabilidades baixas de default estão associadas a classes de risco baixo. As características dos clientes tipicamente associadas ao risco de crédito foram identificadas através de uma Análise Factorial das Correspondências.

A influência da representação social do sexo nos comportamentos sexuais de risco dos jovens adultos portugueses

Tese de dout., Psicologia, Univ. do Algarve, 2010

A avaliação do risco de crédito bancário nas empresas do sector da construção

Dissertação de mest., Finanças Empresariais, Faculdade de Economia, Universidade do Algarve, 2005

Jovens em risco: projectos de vida e motivação para a frequência do ensino profissional

Dissertação de mest., Psicologia da Educação (Necessidades Educativas Especiais), Faculdade de Ciências Humanas e Sociais, Univ. do Algarve, 2011

Coesão familiar, competências parentais e factores de risco em mães imigrantes e portuguesas

Dissertação de mest., Psicologia Clínica e da Saúde, Faculdade de Ciências Humanas e Sociais, Univ. do Algarve, 2011

A bioenergia e o risco de incêndios florestais em paisagens rurais contemporâneas: o caso da zif Arade-Alte/ São Bartolomeu de Messines

Dissertação de mest., Arquitectura Paisagista, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Univ. do Algarve, 2011

Uma perspectiva multidimensional para desenvolvimento de campanhas de marketing social: o caso do Grupo de Ajuda a Toxicodependentes (GATO)

O Grupo de Ajuda a Toxicodependentes (GATO) é uma instituição, sem fins lucrativos e de utilidade pública, que atua ao nível da prevenção, tratamento e (re)inserção de pessoas com problemas de consumo de drogas ilícitas, crianças e jovens em risco, população desfavorecida e inserida na medida de Rendimento Social de Inserção (RSI). No desenvolvimento da atividade do GATO são executadas campanhas de marketing de cariz social que, através da informação veiculada e meios utilizados, procuram sensibilizar a sua população-alvo, captar clientes, promover a sua aproximação à instituição e a apropriação de comportamentos preventivos, bem como difusão da imagem da instituição junto da restante comunidade. Neste pressuposto, o presente estudo permitirá, não só através de um inquérito por questionário aplicado à população-alvo constituída pelos clientes da Instituição GATO, como também de informação recolhida junto dos técnicos responsáveis, recolher dados que serão analisados mediante um esquema metodológico composto por duas etapas. Numa primeira fase aplicar-se-á uma Análise Não Linear de Correlações Canónicas (OVERALS) com o objetivo de detetar padrões entre os vários conjuntos de variáveis. Numa segunda etapa, com os resultados obtidos e com o recurso a uma Análise Não Hierárquica de Cluster, designadamente o procedimento Two-Step Clustering, será possível constituir grupos de indivíduos, os quais serão posteriormente validados mediante o Teste de Bonferroni de forma a constituírem-se Topologias e Tipologias de clientes que possibilitem orientações para o desenvolvimento de campanhas de marketing, consentâneas com o objeto social da organização.

Apoio social, factores de risco e competências parentais percebidas em famílias multiproblemáticas no concelho de Silves

A família é caracterizada como o espaço de vivência de relações afetivas profundas: a filiação, a fraternidade, o amor, a sexualidade, numa trama de emoções e afetos positivos e negativos que, na sua elaboração, vão dando corpo ao sentimento de sermos quem somos e de pertencermos àquela e não a outra qualquer família. No contexto das Famílias “Multiproblemáticas” o principal desafio com que os técnicos se deparam é a relação que se estabelece entre profissionais e estas famílias, que enquadrados no modelo Ecossistémico, conceptualizou-se o desenvolvimento dos guiões de avaliação do profissional que implicam uma interrelação recursiva dos contextos dos quais faz parte. O presente trabalho pretende compreender as implicações de variáveis pessoais (experiência parental, bem-estar psicológico, satisfação com a vida familiar, satisfação com o apoio institucional entre outras). Concluiu-se que a família, desempenha um papel preponderante na eficácia das competências parentais. Assim, sugere-se o desenvolvimento de programas de intervenção junto destes familiares de forma a prevenir e minimizar os fatores de risco.

Apoio social, acontecimentos de vida negativos e adaptação em famílias com menores em risco psicossocial

No contexto atual de proteção à infância, as famílias em situação de risco psicossocial constituem uma realidade, com a qual as instituições e os profissionais se deparam e ainda pouco estudada em Portugal. As famílias têm de lidar com inúmeros acontecimentos de vida negativos que comprometem o adequado exercício das suas funções parentais. Neste trabalho analisámos o perfil psicossocial, a coesão e adaptação familiar, os acontecimentos de vida stressantes e de risco das suas trajetórias de vida e circunstâncias atuais, o seu impacto emocional, o apoio social percebido das famílias com menores em risco, a forma como se associam entre si e com as diversas características sociodemográficas. Foram entrevistados 51 participantes, 33 do sexo feminino e 18 do sexo masculino, com idades compreendidas entre os 16 e os 57 anos de idade, resultando uma média de idade de 36,33 anos (DP = 7,98), acompanhados pela Comissão de Proteção de Crianças e Jovens de Faro. Foram avaliadas as seguintes dimensões: adaptação e coesão familiar, acontecimentos de vida stressantes ou negativos, apoio social percebido em situações normativas e de risco e o perfil psicossocial dos participantes. Os resultados mostraram que as famílias com menores em risco psicossocial apresentam elevada taxa de desemprego, precaridade educativa, económica e profissional, elevado número de acontecimentos de vida negativos atuais e passados relacionados sobretudo com problemas psicológicos, económicos, profissionais e conjugais que são vivenciados com elevado impacto emocional. Ao nível do funcionamento familiar, os níveis de coesão foram superiores aos de adaptação familiar. Os participantes reportaram uma necessidade mais elevada de apoio emocional do que informativo ou material. A fonte de apoio social das famílias é constituída principalmente por familiares e amigos, que experienciaram um reduzido apoio de profissionais. As famílias evidenciaram importantes necessidades, entre as quais o apoio social e as intervenções psicossociais assumem um papel essencial nos contextos familiares de risco.