Molecular Beam Epitaxial Growth of III-V Semiconductor Nanostructures on Silicon Substrates

The main focus and concerns of this PhD thesis is the growth of III-V semiconductor nanostructures (Quantum dots (QDs) and quantum dashes) on silicon substrates using molecular beam epitaxy (MBE) technique. The investigation of influence of the major growth parameters on their basic properties (density, geometry, composition, size etc.) and the systematic characterization of their structural and optical properties are the core of the research work. The monolithic integration of III-V optoelectronic devices with silicon electronic circuits could bring enormous prospect for the existing semiconductor technology. Our challenging approach is to combine the superior passive optical properties of silicon with the superior optical emission properties of III-V material by reducing the amount of III-V materials to the very limit of the active region. Different heteroepitaxial integration approaches have been investigated to overcome the materials issues between III-V and Si. However, this include the self-assembled growth of InAs and InGaAs QDs in silicon and GaAx matrices directly on flat silicon substrate, sitecontrolled growth of (GaAs/In0,15Ga0,85As/GaAs) QDs on pre-patterned Si substrate and the direct growth of GaP on Si using migration enhanced epitaxy (MEE) and MBE growth modes. An efficient ex-situ-buffered HF (BHF) and in-situ surface cleaning sequence based on atomic hydrogen (AH) cleaning at 500 °C combined with thermal oxide desorption within a temperature range of 700-900 °C has been established. The removal of oxide desorption was confirmed by semicircular streaky reflection high energy electron diffraction (RHEED) patterns indicating a 2D smooth surface construction prior to the MBE growth. The evolution of size, density and shape of the QDs are ex-situ characterized by atomic-force microscopy (AFM) and transmission electron microscopy (TEM). The InAs QDs density is strongly increased from 108 to 1011 cm-2 at V/III ratios in the range of 15-35 (beam equivalent pressure values). InAs QD formations are not observed at temperatures of 500 °C and above. Growth experiments on (111) substrates show orientation dependent QD formation behaviour. A significant shape and size transition with elongated InAs quantum dots and dashes has been observed on (111) orientation and at higher Indium-growth rate of 0.3 ML/s. The 2D strain mapping derived from high-resolution TEM of InAs QDs embedded in silicon matrix confirmed semi-coherent and fully relaxed QDs embedded in defectfree silicon matrix. The strain relaxation is released by dislocation loops exclusively localized along the InAs/Si interfaces and partial dislocations with stacking faults inside the InAs clusters. The site controlled growth of GaAs/In0,15Ga0,85As/GaAs nanostructures has been demonstrated for the first time with 1 μm spacing and very low nominal deposition thicknesses, directly on pre-patterned Si without the use of SiO2 mask. Thin planar GaP layer was successfully grown through migration enhanced epitaxy (MEE) to initiate a planar GaP wetting layer at the polar/non-polar interface, which work as a virtual GaP substrate, for the GaP-MBE subsequently growth on the GaP-MEE layer with total thickness of 50 nm. The best root mean square (RMS) roughness value was as good as 1.3 nm. However, these results are highly encouraging for the realization of III-V optical devices on silicon for potential applications.

Memory Hierarchy Hardware-Software Co-design in Embedded Systems

The memory hierarchy is the main bottleneck in modern computer systems as the gap between the speed of the processor and the memory continues to grow larger. The situation in embedded systems is even worse. The memory hierarchy consumes a large amount of chip area and energy, which are precious resources in embedded systems. Moreover, embedded systems have multiple design objectives such as performance, energy consumption, and area, etc. Customizing the memory hierarchy for specific applications is a very important way to take full advantage of limited resources to maximize the performance. However, the traditional custom memory hierarchy design methodologies are phase-ordered. They separate the application optimization from the memory hierarchy architecture design, which tend to result in local-optimal solutions. In traditional Hardware-Software co-design methodologies, much of the work has focused on utilizing reconfigurable logic to partition the computation. However, utilizing reconfigurable logic to perform the memory hierarchy design is seldom addressed. In this paper, we propose a new framework for designing memory hierarchy for embedded systems. The framework will take advantage of the flexible reconfigurable logic to customize the memory hierarchy for specific applications. It combines the application optimization and memory hierarchy design together to obtain a global-optimal solution. Using the framework, we performed a case study to design a new software-controlled instruction memory that showed promising potential.

Bubble Behavior in a Taylor Vortex

We present an experimental study on the behavior of bubbles captured in a Taylor vortex. The gap between a rotating inner cylinder and a stationary outer cylinder is filled with a Newtonian mineral oil. Beyond a critical rotation speed (ω[subscript c]), Taylor vortices appear in this system. Small air bubbles are introduced into the gap through a needle connected to a syringe pump. These are then captured in the cores of the vortices (core bubble) and in the outflow regions along the inner cylinder (wall bubble). The flow field is measured with a two-dimensional particle imaging velocimetry (PIV) system. The motion of the bubbles is monitored by using a high speed video camera. It has been found that, if the core bubbles are all of the same size, a bubble ring forms at the center of the vortex such that bubbles are azimuthally uniformly distributed. There is a saturation number (N[subscript s]) of bubbles in the ring, such that the addition of one more bubble leads eventually to a coalescence and a subsequent complicated evolution. Ns increases with increasing rotation speed and decreasing bubble size. For bubbles of non-uniform size, small bubbles and large bubbles in nearly the same orbit can be observed to cross due to their different circulating speeds. The wall bubbles, however, do not become uniformly distributed, but instead form short bubble-chains which might eventually evolve into large bubbles. The motion of droplets and particles in a Taylor vortex was also investigated. As with bubbles, droplets and particles align into a ring structure at low rotation speeds, but the saturation number is much smaller. Moreover, at high rotation speeds, droplets and particles exhibit a characteristic periodic oscillation in the axial, radial and tangential directions due to their inertia. In addition, experiments with non-spherical particles show that they behave rather similarly. This study provides a better understanding of particulate behavior in vortex flow structures.

Molecular computations for reactions and phase transitions: applications to protein stabilization, hydrates and catalysis

In this work we have made significant contributions in three different areas of interest: therapeutic protein stabilization, thermodynamics of natural gas clathrate-hydrates, and zeolite catalysis. In all three fields, using our various computational techniques, we have been able to elucidate phenomena that are difficult or impossible to explain experimentally. More specifically, in mixed solvent systems for proteins we developed a statistical-mechanical method to model the thermodynamic effects of additives in molecular-level detail. It was the first method demonstrated to have truly predictive (no adjustable parameters) capability for real protein systems. We also describe a novel mechanism that slows protein association reactions, called the “gap effect.” We developed a comprehensive picture of methioine oxidation by hydrogen peroxide that allows for accurate prediction of protein oxidation and provides a rationale for developing strategies to control oxidation. The method of solvent accessible area (SAA) was shown not to correlate well with oxidation rates. A new property, averaged two-shell water coordination number (2SWCN) was identified and shown to correlate well with oxidation rates. Reference parameters for the van der Waals Platteeuw model of clathrate-hydrates were found for structure I and structure II. These reference parameters are independent of the potential form (unlike the commonly used parameters) and have been validated by calculating phase behavior and structural transitions for mixed hydrate systems. These calculations are validated with experimental data for both structures and for systems that undergo transitions from one structure to another. This is the first method of calculating hydrate thermodynamics to demonstrate predictive capability for phase equilibria, structural changes, and occupancy in pure and mixed hydrate systems. We have computed a new mechanism for the methanol coupling reaction to form ethanol and water in the zeolite chabazite. The mechanism at 400°C proceeds via stable intermediates of water, methane, and protonated formaldehyde.

Graphical simulators for AUV development

A long development time is needed from the design to the implementation of an AUV. During the first steps, simulation plays an important role, since it allows for the development of preliminary versions of the control system to be integrated. Once the robot is ready, the control systems are implemented, tuned and tested. The use of a real-time simulator can help closing the gap between off-line simulation and real testing using the already implemented robot. When properly interfaced with the robot hardware, a real-time graphical simulation with a "hardware in the loop" configuration, can allow for the testing of the implemented control system running in the actual robot hardware. Hence, the development time is drastically reduced. These paper overviews the field of graphical simulators used for AUV development proposing a classification. It also presents NEPTUNE, a multi-vehicle, real-time, graphical simulator based on OpenGL that allows hardware in the loop simulations

La despenalización del aborto en una sociedad liberal : el caso colombiano

El presente artículo pretende exponer un debate de filosofía política sobre un problema moral álgido: el aborto. Partiendo de la base de que en todas las democracias occidentales una cuestión central en esta discusión tiene que ver con quién es, en último término, el que debe o puede decidir sobre la legalidad del mismo, lo que aquí se analiza es el problema de diseño y legitimidad constitucional con que se responde en una democracia liberal a esta controversia. Reconociendo que no son pocas las ocasiones en que este controvertido debate moral ha dividido profundamente a la sociedad, el presente artículo tiene como objetivo específico explicar brevemente cuál fue el mecanismo utilizado para lograr la “despenalización” del aborto en Colombia, para luego analizar la justicia del procedimiento, las pretensiones de quienes promovieron la acción de constitucionalidad y, así mismo, la decisión de la Corte Constitucional a la luz del modelo de justicia de John Rawls, especialmente a la luz del concepto de consenso traslapado. Lo anterior, con el propósito de defender la postura de que, al menos en el modelo jurídico-político colombiano, existen serios reparos frente a quienes consideran que la Corte Constitucional es el órgano democráticamente competente para cerrar el debate respecto al aborto.

Cambios en el régimen de pensiones en Colombia y su efecto en el margen intensivo de la oferta laboral

En Colombia, como en muchos países de América Latina, en los años 80 y 90 se hicieron cambios importantes en los regímenes de pensiones. Este trabajo hace un análisis de uno de esos cambios en Colombia. El cambio consistió en aumentar el tiempo de cotización necesario para reclamar los beneficios pensionales y la inclusión del salario dentro de la fórmula del monto de pensiones. Para este propósito se estudia el impacto sobre la oferta laboral de un cambio exógeno en estas condiciones usando un diseño de regresión discontinua. Se encuentra un efecto positivo sobre las horas promedio trabajadas en la semana.

Los horarios laborales y su influencia en la percepción del equilibro trabajo-familia

Conciliar el trabajo y la familia es una lucha cotidiana que cada persona realiza para satisfacer las exigencias de ambas dimensiones de su vida. El no tener consciencia del problema que surge en el empleado para lograr esta conciliación y la ausencia de soluciones eficaces a éste, no sólo afecta a la organización a través de la baja productividad, el absentismo, el aumento del estrés, entre otros efectos; sino también a la vida familiar, social, física y psicológica del trabajador. Es por ello, que este proyecto de grado busca a partir de la revisión de la literatura mostrar cómo la percepción que tienen los trabajadores de su equilibrio trabajo-familia, se ve influenciada por un factor organizativo, como lo son los turnos laborales; además evidenciar las soluciones que se han implementado en las diferentes empresas de manera exitósa, para finalmente plantear estrategias que se puedan aplicar en las organizaciones facilitando el equilibrio trabajo-familia de los trabajadores.

Perfil de la infraestructura logística de Colombia

En el siguiente documento se presenta una caracterización detallada sobre la situación de la infraestructura logística de Colombia, partiendo del estado en el cual se encuentra a nivel nacional y luego evidenciando, en lo posible, las ventajas y retos que existen con respecto a Latino América y el mundo. Actualmente Colombia presenta un rezago en su infraestructura, sus redes viales no son suficientes ni aptas para las operaciones de las empresas, las líneas férreas son obsoletas, las zonas portuarias no logran tener interconexiones óptimas con el centro del país y la capacidad de las terminales aéreas son un factor de retraso en actividades comerciales. Así mismo, la presencia de las zonas francas y de los parques industriales es menor con respecto a la importancia que estos tienen para el comercio nacional e internacional. Se revisarán cada uno de los modos de transporte: Red vial, red ferroviaria, transporte marítimo, red fluvial y sistema aéreo, en conjunto con la infraestructura que requiere cada uno para lograr ser eficientes y competitivos. Para cada modo se exponen sus antecedentes, la infraestructura, los equipos y tipos de cargas manejados en el país, los problemas y retos que se deben enfrentar, así como los aspectos legales que lo rodean y los planes a futuro. De igual forma, es importante estudiar las zonas francas y parques industriales como modos de apoyo y facilitadores para llevar a cabo el comercio de manera más efectiva y competitiva. Se presentará, al igual que en los modos de transporte, un resumen de los antecedentes, los problemas y retos más determinantes, la normativa legal que los acoge y los planes y políticas establecidos para los próximos años. Como parte importante del tránsito de mercancías para el comercio entre naciones, la zona sur del país es caracterizada para dar un diagnóstico actual de su infraestructura y de cómo esta afecta las operaciones. Finalmente, se pretende dar un panorama del cumplimiento de los proyectos establecidos por el gobierno en su Política Nacional Logística y en las políticas relacionadas con infraestructura y transporte, completando así, el diagnóstico de la infraestructura logística de Colombia. xii Lo anterior pretende evidenciar el desfase que existe entre el crecimiento económico y la infraestructura logística colombiana, que en conjunto con los sistemas de transporte y los medios de apoyo al comercio, resulta en una pérdida de competitividad del país a nivel internacional.

Análisis de la importancia geopolítica del Estrecho de Ormuz para la política exterior iraní, durante el período 2005-2011

El estrecho de Ormuz es considerado el cuello de botella más importante para el comercio internacional de los hidrocarburos. En la actualidad, la soberanía sobre este punto geográfico se encuentra compartida entre el Sultanato de Omán y la República Islámica de Irán. El siguiente documento analiza la importancia geopolítica que convierte al estrecho de Ormuz en un lugar estratégico para la política exterior iraní durante el período 2005-2011. Como respuesta a las condenas internacionales, Irán amenazó a la comunidad internacional con cerrar el paso por el estrecho si continuaban las sanciones contra su programa nuclear. De esto modo, la hipótesis se centró en el nivel de disuasión con el que cuenta el estrecho, es así como la investigación se divide en tres partes, siendo la primera el desarrollo de un contexto geopolítico que combina intereses y características del estrecho de Ormuz, la segunda explica las tensiones y dinámicas surgidas en el período de estudio, haciendo énfasis en la variable geoestratégica del estrecho y por último, la tercera parte además de describir el programa nuclear, acerca al lector con el concepto de disuasión y de igual modo plantea las consecuencias de un posible bloqueo dentro de la zona.

La insuficiencia de las disposiciones del pensamiento para cubrir la brecha del pensamiento crítico a la acción crítica

En esta tesis se evalúan las disposiciones del pensamiento crítico; se demuestra la circularidad de sus enunciados y, consecuencia de ello, su insuficiencia para cubrir la brecha que va de las habilidades del pensamiento crítico a la acción crítica.

La insuficiencia de las disposiciones del pensamiento para cubrir la brecha entre pensamiento crítico y acción crítica

En este artículo se evalúan las disposiciones del pensamiento crítico; se demuestra la circularidad de sus enunciados y, consecuencia de ello, su insuficiencia para cubrir la brecha que va de las habilidades del pensamiento crítico a la acción crítica.

Paradojas de la certificación ISO 9001:2000 creatividad empresarial de fresenius médicasl care Colombia

Hoy en día las empresas buscan cada vez más tener un valor agregado que las diferencie y por el cual el cliente los reconozca, es por ello que adoptan modelos de gestión como el basado en un Sistema de Gestión de Calidad obtenido mediante la certificación ISO 9001:2000. Esta investigación tiene como objetivo el estudio del proceso de implementación del sistema de gestión de calidad en Fresenius Medical Care Colombia, multinacional alemana líder en la prestación de servicios de diálisis y también productora de los insumos necesarios para tratamientos a pacientes con insuficiencia renal. Para este trabajo se investigó además sobre creatividad empresarial, tomando como referencia el libro de Alan G. Robinson y Sam Stern, Creatividad Empresarial – Un Concepto de Mejoramiento e Innovación Corporativos, que nos ofrece seis elementos que debe tener toda empresa creativa y los cuales serán contrastados con la realidad de Fresenius Medical Care Colombia luego de su certificación. Se identificarán y evaluarán los elementos de la creatividad que se ven afectados por los requisitos de la norma, demostrando al final que así los principios de un sistema de gestión de calidad contribuyan al fortalecimiento de algunos de los elementos de toda empresa creativa, la norma impone rigidez a los modos de hacer el trabajo de los colaboradores de la compañía lo cual cierra los espacios para las iniciativas creativas.

Análisis de factibilidad de un proyecto productivo que utilice el bagazo de caña panelera como materia prima para la producción de bioetanol y papel

El presente trabajo analiza el sector panelero colombiano y la viabilidad de implementar un proyecto productivo capaz de transformar los residuos generados en el proceso de producción de la panela en nuevos productos como bioetanol o papel, de esta manera, se busca contribuir al cierre del ciclo productivo y la generación de nuevas alternativas de trabajo para la región. Para llevar a cabo este trabajo se realizó un estudio de campo en 15 trapiches de la región de Cundinamarca, donde se encontró que este residuo es utilizado dentro del proceso como fuente de energía (combustible). Adicionalmente, se revisó información secundaria relacionada con la producción de papel y etanol; posteriormente se realizó un proceso de análisis de la información enfocado en la capacidad energética del bagazo, los costos asociados a los procesos de producción y el impacto ambiental de los mismos, con el fin de determinar mediante un análisis de factibilidad la implementación de una nueva infraestructura que permita desarrollar procesos de producción. Finalmente, después de realizar el análisis de factibilidad teniendo en cuenta el impacto ambiental y la eficiencia energética del bagazo, teniendo en cuenta la cantidad de bagazo mensual producida y la capacidad instalada de las plantas de transformación de papel y etanol, se llegó a la conclusión que es más eficiente y viable utilizar este insumo como combustible en las moliendas de la región.

El precio de la igualdad - Análisis de la regulación del trabajo doméstico desde el DDL

El presente artículo realiza una crítica a la regulación actual del trabajo doméstico y a la últimareforma legal sobre la materia, que incluyó la economía del cuidado en las cuentas nacionales.La autora argumenta que el derecho crea los incentivos suficientes para producir a lasmujeres como actores ineficientes del mercado, utilizando mecanismos legales que disponenlas obligaciones femeninas como prestaciones naturales asociadas con la maternidad y elcuidado del hogar. Los costos que socialmente pagamos por sostener la opresión femeninaestán externalizados en esquemas como el sistema de salud, el diseño pensional y la brechade igualdad salarial para las mujeres. El artículo concluye mostrando cómo la contingenciade la regulación actual del trabajo doméstico y el costo social asociado a ella puede alterarsecon reformas incrementales que aumenten el posicionamiento social de las mujeres entérminos de poder y recursos.