Model for the emission of Si+ ions during oxygen bombardment of Si(100) surfaces

The variation in the emission of Si+ ions from ion-beam-induced oxidized silicon surfaces has been studied. The stoichiometry and the electronic structure of the altered layer has been characterized using x-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The XPS analysis of the Si 2p core level indicates the strong presence of suboxide chemical states when bombarding at angles of incidence larger than 30 °. Since the surface stoichiometry or degree of oxidation varies with the angle of incidence, the corresponding valence-band structures also differ among each other. A comparison between experimental measurements and theoretically calculated Si and SiO2 valence bands indicates that the valence bands for the altered layers are formed by a combination of those two. Since Si-Si bonds are present in the suboxide molecules, the top of the respective new valence bands are formed by the corresponding 3p-3p Si-like subbands, which extend up to the Si Fermi level. The changes in stoichiometry and electronic structure have been correlated with the emission of Si+ ions from these surfaces. From the results a general model for the Si+ ion emission is proposed combining the resonant tunneling and local-bond-breaking models.

Raman microstructural analysis of silicon-on-insulator formed by high dose oxygen ion implantation: As-implanted structures

A microstructural analysis of silicon-on-insulator samples obtained by high dose oxygen ion implantation was performed by Raman scattering. The samples analyzed were obtained under different conditions thus leading to different concentrations of defects in the top Si layer. The samples were implanted with the surface covered with SiO2 capping layers of different thicknesses. The spectra measured from the as-implanted samples were fitted to a correlation length model taking into account the possible presence of stress effects in the spectra. This allowed quantification of both disorder effects, which are determined by structural defects, and residual stress in the top Si layer before annealing. These data were correlated to the density of dislocations remaining in the layer after annealing. The analysis performed corroborates the existence of two mechanisms that generate defects in the top Si layer that are related to surface conditions during implantation and the proximity of the top Si/buried oxide layer interface to the surface before annealing.

Design and construction of precision heat fluxmeters

InAlAs/InGaAs/InP based high electron mobility transistor devices have been structurally and electrically characterized, using transmission electron microscopy and Raman spectroscopy and measuring Hall mobilities. The InGaAs lattice matched channels, with an In molar fraction of 53%, grown at temperatures lower than 530¿°C exhibit alloy decomposition driving an anisotropic InGaAs surface roughness oriented along [1math0]. Conversely, lattice mismatched channels with an In molar fraction of 75% do not present this lateral decomposition but a strain induced roughness, with higher strength as the channel growth temperature increases beyond 490¿°C. In both cases the presence of the roughness implies low and anisotropic Hall mobilities of the two dimensional electron gas.

Effects of prior hydrogenation on the structure and properties of thermally nanocrystallized silicon layers

Nanocrystalline silicon layers have been obtained by thermal annealing of films sputtered in various hydrogen partial pressures. The as-deposited and crystallized films were investigated by infrared, Raman, x-ray diffraction, electron microscopy, and optical absorption techniques. The obtained data show evidence of a close correlation between the microstructure and properties of the processed material, and the hydrogen content in the as-grown deposit. The minimum stress deduced from Raman was found to correspond to the widest band gap and to a maximum hydrogen content in the basic unannealed sample. Such a structure relaxation seems to originate from the so-called "chemical annealing" thought to be due to Si-H2 species, as identified by infrared spectroscopy. The variation of the band gap has been interpreted in terms of the changes in the band tails associated with the disorder which would be induced by stress. Finally, the layers originally deposited with the highest hydrogen pressure show a lowest stress-which does not correlate with the hydrogen content and the optical band gap¿and some texturing. These features are likely related to the presence in these layers of a significant crystalline fraction already before annealing.

Influência da qualidade da água de irrigação na dispersão da argila de Latossolos

O fenômeno de dispersão da argila do solo pode ser provocado pela qualidade da água de irrigação. Objetivou-se estudar o efeito da irrigação com água com diferentes condutividades elétricas (CE), combinadas com diferentes valores de Relação de Adsorção de Sódio (RAS), na dispersão da argila de solos, de diferentes mineralogias, do Estado de Minas Gerais. As amostras foram coletadas no horizonte B de solos das cidades de Viçosa, Belo Horizonte e Barroso, classificados como Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico típico (LVA), Latossolo Vermelho perférrico típico (LV) e Latossolo Vermelho distroférrico típico (LVd) destacados, respectivamente, pela presença de argilominerais caulinita, hematita e gibbsita. Os tratamentos corresponderam à percolação, nos três solos, de soluções de NaCl e CaCl2 preparadas de forma a se obter seis diferentes valores de CE (20; 50; 100; 200; 400 e 800 mS m-1) e cinco de RAS (0, 5, 10, 20 e 40 mmol c L-1), em três repetições, dispostos em um delineamento em blocos casualizados. A aplicação das soluções foi feita em permeâmetros de coluna vertical e carga constante. A solução foi aplicada até o momento em que a CE do efluente se aproximou daquela da solução aplicada (C/C0 = 1,0). Para avaliar o efeito das soluções aplicadas na estrutura do solo, foram quantificados os teores de argila dispersa em água (ADA). Os valores de ADA nas amostras de solo submetido à percolação das diferentes soluções salino-sódicas (ADA-S) foram relacionados com a CE e a RAS da solução percolada, ajustando-se superfícies de resposta com este fim. O comportamento dos solos foi diferenciado, no que se refere à dispersividade da argila, o que estava associado à mineralogia, mas, também, ao grau de intemperismo do solo. O LVA apresentou comportamento não dispersivo em todos os tratamentos e, no geral, todas as soluções de percolação, notadamente as de maiores CE, independentemente dos valores de RAS, proporcionaram diminuição no teor de argila dispersa (ADA-S) nos solos LV e LVd.

Gênese e classificação de solos numa topossequência no ambiente de mar de morros do médio Vale do Paraíba do Sul, RJ

Solos tropicais são geralmente considerados altamente intemperizados, o que é atribuído às condições climáticas de altas temperaturas e precipitação pluvial. Entretanto, no ambiente de Mar de Morros, a intensidade dos processos pedogenéticos pode ser alterada pela remoção de material, em consequência do relevo movimentado, rejuvenescendo as superfícies. Este trabalho teve como objetivos caracterizar e classificar solos, formados a partir de muscovita-biotita gnaisse, em uma topossequência em Pinheiral (RJ). Os perfis localizam-se nos seguintes pontos da topossequência: (P1) topo de elevação, (P2) terço superior, (P3) terço médio, (P4) terço inferior e (P5) em área plana de várzea. Os perfis foram descritos, caracterizados e classificados segundo o Sistema Brasileiro de Classificação de Solos (SiBCS). As características edáficas que se destacaram foram: relação silte/argila; valor V %; valor T; ki; mineralogia da fração argila; e formas de Fe pedogênicas de alta cristalinidade (Fed). Ao longo da topossequência encontrou-se Cambissolo Háplico Tb distrófico típico no topo e no terço médio da topossequência. No terço superior foi identificado um Argissolo Vermelho-Amarelo distrófico típico e, no terço inferior, um Argissolo Amarelo eutrófico típico. Já na área plana de várzea foi observado um Gleissolo Háplico Tb distrófico típico. O relevo e o material de origem gnáissico estratificado foram os principais fatores que alteram a pedogênese.

Solos do passado: origem e identificação

Solos resultam da interação de fatores e processos operantes nas diferentes paisagens da superfície terrestre. Ao longo do tempo geológico, essas paisagens se modificam, bem como os perfis de solo a elas associados. Decorrentes de processos eólicos, hídricos, tectônicos, climáticos ou mesmo da atividade antrópica, essas mudanças remodelam a paisagem de forma gradual ou catastrófica e, geralmente, irreversível, destruindo os solos associados. Entretanto, determinadas situações permitem que os solos sejam originalmente preservados em áreas específicas dessa paisagem pretérita, incorporando-se a sequências sedimentares ou vulcânicas, gerando os denominados paleossolos. Estes fornecem informações e evidências valiosas em estudos de reconstituições paleoambientais, principalmente quando o registro fossilífero é raro ou inexistente, na caracterização de antigas atmosferas e paleoclimas, de correlações estratigráficas, como indicativo de antigas superfícies de relevo, de certas concentrações minerais, de paleoprocessos pedogenéticos, processos sedimentares, como indicativo de deriva continental, na geoarqueologia. No Brasil, pesquisas envolvendo paleossolos são ainda relativamente raras e recentes, cujo marco inicial data da década de 1970, ao passo que nos Estados Unidos e na Europa pesquisas em que os paleossolos constituem o cerne da investigação ou possuem papel de destaque estão bastante avançadas e disseminadas. Esta revisão trata dos conceitos básicos da paleopedologia, objetivando despertar o interesse, no meio científico pedológico, para esse tema ainda pouco explorado no País.

Comment on the plasmon model for image-potential-induced surface states

Calculations of the binding energy of bound positron states in metal surfaces, with explicit inclusion of plasmon dispersion and single-particle effects, are presented. The binding energy is greatly reduced with respect to the undispersed case.

Semiclassical image potential at a solid surface

A surface dielectric function of a semi-infinite plane-bounded metal is defined in the spirit of the plasmon-pole dielectric function of the bulk. It is modeled in such a way that the surface-plasmon dispersion relation is recovered for small momentum transfer. This function is employed to compute the image potential at all distances outside the surface. Interaction with bulk modes is neglected for simplicity and clarity. The interaction of a massive point charge with a metal surface is also considered in the context of a boson model for surface-plasmon excitation. We present a new definition of the image potential for this case.

Avalanches in a fluctuationless first-order phase transition in a random-bond Ising model

We study the behavior of the random-bond Ising model at zero temperature by numerical simulations for a variable amount of disorder. The model is an example of systems exhibiting a fluctuationless first-order phase transition similar to some field-induced phase transitions in ferromagnetic systems and the martensitic phase transition appearing in a number of metallic alloys. We focus on the study of the hysteresis cycles appearing when the external field is swept from positive to negative values. By using a finite-size scaling hypothesis, we analyze the disorder-induced phase transition between the phase exhibiting a discontinuity in the hysteresis cycle and the phase with the continuous hysteresis cycle. Critical exponents characterizing the transition are obtained. We also analyze the size and duration distributions of the magnetization jumps (avalanches).

Hidrogramas e sedimentogramas associados à erosão hídrica em solo cultivado com diferentes sequências culturais, com diferentes condições físicas na superfície

Estudos hidrossedimentológicos detalhados são de grande valia para o melhor entendimento e controle do processo de erosão hídrica e, por conseguinte, para se aprofundar a pesquisa no assunto e, assim, praticar a conservação do solo e da água de modo mais eficaz e duradouro. Considerando isso, realizou-se este trabalho com o objetivo de desenvolver hidrogramas (taxas instantâneas de descarga da enxurrada versus tempo) e sedimentogramas (concentrações instantâneas de sedimento na enxurrada e taxas instantâneas de perda de solo versus tempo) individualizados (cada repetição de tratamento), associados à erosão hídrica ocorrida em solo cultivado com diferentes sequências culturais (gramíneas e leguminosas de inverno e verão, implantadas em semeadura direta, nos modos de cultivo isolado e consorciado), com diferentes condições físicas na superfície (solo não mobilizado, solo recém-escarificado, solo previamente escarificado e solo recém-gradeado, com presença e ausência de crosta e de completa, pouca e nenhuma cobertura por resíduos culturais). O estudo foi desenvolvido em campo, na EEA/UFRGS, em Eldorado do Sul (RS), usando-se chuva simulada e um Argissolo Vermelho distrófico típico com textura franco-argiloarenosa na camada superficial e declividade média de 0,115 m m-1. No início da pesquisa esse solo encontrava-se bastante degradado. As chuvas simuladas (seis no total, sendo uma para cada teste de erosão) foram aplicadas com o aparelho simulador de braços rotativos, todas elas na intensidade planejada de 64 mm h-1 (neste trabalho usaram-se as intensidades observadas das chuvas, as quais variaram de 59,1 a 74,6 mm h-1) e com duração variando de 1 a 3 h (devido almejar-se atingir a condição de equilíbrio da enxurrada em todos os testes de erosão). Observou-se que os hidrogramas e sedimentogramas, de modo geral, resultaram coerentes com as condições das quais foram desenvolvidos. Assim, na maior parte das vezes, os hidrogramas diferenciaram-se mais entre os testes de erosão do que entre os tratamentos de sequência cultural, e o inverso ocorreu com os sedimentogramas. As superfícies de solo não mobilizadas e com pequena rugosidade e pouca cobertura, de modo geral, proporcionaram hidrogramas e sedimentogramas com menor tempo de partida e maior magnitude, independentemente da presença ou ausência de crosta e do tipo de sequência cultural. As superfícies de solo recém-mobilizadas e com média e grande rugosidade, de modo geral, proporcionaram hidrogramas e sedimentogramas com maior tempo de partida e menor magnitude, praticamente independentemente da cobertura e do tipo de sequência cultural. As superfícies de solo com completa cobertura tiveram suas enxurradas diminuídas e suas erosões eliminadas, independentemente da sua mobilização e do tipo de sequência cultural. A sequência cultural com teosinto proporcionou hidrogramas e sedimentogramas com os maiores tempos de partida e as menores magnitudes, seguida das com milho+feijão-miúdo e milheto, as quais diferenciaram pouco entre si. As repetições dos tratamentos proveram valores das taxas instantâneas de descarga da enxurrada que se pareceram mais e se distribuíram no tempo de modo mais uniforme do que os providos para as correspondentes concentrações instantâneas de sedimento e taxas instantâneas de perda de solo. Os dados obtidos foram valiosos no que diz respeito a poder entender melhor a variação comumente observada nos resultados de pesquisas de erosão hídrica realizadas em campo.

Current-density-functional approach to large quantum dots in intense magnetic fields

Within current-density-functional theory, we have studied a quantum dot made of 210 electrons confined in a disk geometry. The ground state of this large dot exhibits some features as a function of the magnetic field (Beta) that can be attributed in a clear way to the formation of compressible and incompressible states of the system. The orbital and spin angular momenta, the total energy, ionization and electron chemical potentials of the ground state, as well as the frequencies of far-infrared edge modes are calculated as a function of Beta, and compared with available experimental and theoretical results.

Structure and far-infrared edge modes of quantum antidots at zero magnetic field

We have investigated edge modes of different multipolarity sustained by quantum antidots at zero magnetic field. The ground state of the antidot is described within a local-density-functional formalism. Two sum rules, which are exact within this formalism, have been derived and used to evaluate the energy of edge collective modes as a function of the surface density and the size of the antidot.