Bipolar pulsed excitation of erbium-doped nanosilicon light emitting diodes

High quantum efficiency erbium doped silicon nanocluster (Si-NC:Er) light emitting diodes (LEDs) were grown by low-pressure chemical vapor deposition (LPCVD) in a complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) line. Erbium (Er) excitation mechanisms under direct current (DC) and bipolar pulsed electrical injection were studied in a broad range of excitation voltages and frequencies. Under DC excitation, Fowler-Nordheim tunneling of electrons is mediated by Er-related trap states and electroluminescence originates from impact excitation of Er ions. When the bipolar pulsed electrical injection is used, the electron transport and Er excitation mechanism change. Sequential injection of electrons and holes into silicon nanoclusters takes place and nonradiative energy transfer to Er ions is observed. This mechanism occurs in a range of lower driving voltages than those observed in DC and injection frequencies higher than the Er emission rate.

Analysis of leakage properties and guiding conditions of rib antiresonant reflecting optical waveguides

Power leakage properties and guiding conditions of rib antiresonant reflecting optical waveguides (rib-ARROW) have been theoretically and experimentally studied as a function of wavelength and polarization of the light for different geometrical and optical parameters that characterize the rib-ARROW structure. Obtained results show that rib-ARROWs can only be fabricated with low losses in a wavelength range when determined rib configurations are adopted. Furthermore, these waveguides exhibit a polarization sensitivity that largely depends on the core-substrate refractive index difference. Together with the experimental results, theoretical calculations from different modeling methods are also presented and discussed.

Intense green-yellow electroluminescence from Tb+-implanted silicon-rich silicon nitride/oxide light emitting devices

High optical power density of 0.5 mW/cm2, external quantum efficiency of 0.1%, and population inversion of 7% are reported from Tb+-implanted silicon-rich silicon nitride/oxide light emitting devices. Electrical and electroluminescence mechanisms in these devices were investigated. The excitation cross section for the 543 nm Tb3+ emission was estimated under electrical pumping, resulting in a value of 8.2 × 10−14 cm2, which is one order of magnitude larger than one reported for Tb3+:SiO2 light emitting devices. These results demonstrate the potentiality of Tb+-implanted silicon nitride material for the development of integrated light sources compatible with Si technology.

Si nanocrystal-based LEDs fabricated by ionimplantation and plasma-enhanced chemical vapourdeposition

Dept. Electrònica

Electroluminiscence and optical amplification in silicon nanostructures: towards the integration of electronics and photonics

This line of research of my group intends to establish a Silicon technological platform in the field of photonics allowing the development of a wide set of applications. Particularly, what is still lacking in Silicon Photonics is an efficient and integrable light source such an LED or laser. Nanocrystals in silicon oxide or nitride matrices have been recently demonstrated as competitive materials for both active components (electrically and optically driven light emitters and optical amplifiers) and passive ones (waveguides and modulators). The final goal is the achievement of a complete integration of electronic and optical functions in the same CMOS chip. The first part of this paper will introduce the structural and optical properties of LEDs fabricated from silicon nanostructures. The second will treat the interaction of such nanocrystals with rare-earth elements (Er), which lead to an efficient hybrid system emitting in the third window of optical fibers. I will present the fabrication and assessment of optical waveguide amplifiers at 1.54 ¿m for which we have been able to demonstrate recently optical gain in waveguides made from sputtered silicon suboxide materials.

Estudo da evolução da paisagem do quadrilátero ferrífero (Minas Gerais, Brasil) por meio da mensuração das taxas de erosão (10be) e da pedogênese

Geomorfologicamente o Quadrilátero Ferrífero é uma região conspícua, onde raízes de estruturas metassedimentares proterozóicas, apresentando feições de um relevo jovem, encontram-se em destaque sobre um mar de colinas de rochas cristalinas do Arqueano. O presente trabalho teve como objetivo o estudo da evolução da paisagem do Quadrilátero Ferrífero por meio da análise integrada dos dados quantitativos das taxas de erosão (10Be) e dos tipos de perfis de solos desenvolvidos a partir dos principais litotipos da região. A mensuração da concentração de 10Be extraído do quartzo de veios, de quartzitos e de sedimentos fluviais foi obtida utilizando um espectrômetro de massa por acelerador. A razão média de erosão de 7 m por milhão de anos coloca em evidência um importante soerguimento epirogenético da região em estudo. Concordantemente, os estudos macromorfológicos, mineralógicos e micromorfológicos de todos os perfis de solos investigados por meio de trabalhos de campo, da difração de raios X e da microscopia óptica mostram perfis imaturos e autóctones. Esses resultados sugerem que o relevo do Quadrilátero Ferrífero é um produto de constante e intenso processo erosivo.

An axiomatization of the nucleolus of the assignment game

[cat] En el domini dels jocs bilaterals d’assignació, es presenta una axiomàtica del nucleolus com l´unica solució que compleix les propietats de consistència respecte del joc derivat definit per Owen (1992) i monotonia de les queixes dels sectors respecte de la seva cardinalitat. Com a conseqüència obtenim una caracterització geomètrica del nucleolus mitjançant una propietat de bisecció més forta que la que satisfan els punts del kernel (Maschler et al, 1979).

Uso de ICP OES e titrimetria para a determinação de cálcio, magnésio e alumínio em amostras de solos

O crescente interesse dos laboratórios brasileiros de análise de fertilidade de solos pela espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP OES) em detrimento da técnica de titrimetria deve-se à possibilidade da determinação simultânea de diferentes metais em uma ampla faixa de concentrações em extratos de interesse agronômico. Este estudo compara a precisão, reprodutibilidade e exatidão das duas técnicas de determinação de Ca, Mg e Al trocáveis extraídos com KCl 1 mol L-1 em amostras de solos. Foram analisadas 15 amostras de solos de referência, sendo três deles selecionados para avaliar a precisão e a reprodutibilidade das técnicas de determinação. A titrimetria e o ICP OES forneceram resultados mais reprodutíveis e precisos para a determinação de Ca, Mg e Al quando o extrato foi analisado sem diluição. As técnicas de determinação diferiram estatisticamente (p < 0,05) pelo teste de identidade aplicado para comparação dos resultados de Ca, Mg e Al. Nas condições testadas, não se recomenda o uso de ICP OES para as determinações de Ca, Mg e Al trocáveis em amostras de solos.

Valores de referência de qualidade para metais pesados em solos no Estado do Espírito Santo

Valores de referência de qualidade (VRQ) para metais pesados em solos, em âmbito mundial, são bastante heterogêneos. No Brasil, poucos estudos para estabelecer esses valores foram concluídos. Na ausência de VRQ para metais pesados em solos, estabelecidos para as condições do Estado do Espírito Santo, utilizam-se valores genéricos internacionais ou desenvolvidos para outros Estados. Entretanto, deve-se ressaltar que o uso desses valores pode levar a avaliações inadequadas, já que existem diferenças nas condições técnicas e variáveis ambientais de cada região, em especial das condições geológicas, hídricas e pedológicas. Essas diferenças justificam o desenvolvimento de uma tabela própria com VRQ para metais pesados em solos, adequada às condições do Estado do Espírito Santo. Nesse sentido, o presente estudo buscou obter os teores naturais de 10 metais pesados e verificar a distribuição desses elementos nos solos das bacias hidrográficas Riacho, Reis Magos e Santa Maria da Vitória, no Estado do Espírito Santo, tendo em vista o estabelecimento de Valores de Referência de Qualidade (VRQ). Para isso, foram determinados os teores totais por ataque ácido, com digestão em forno micro-ondas, conforme o método SW-846 3052 da Environmental Protection Agency (USEPA) e dosagem por espectrofotometria de emissão óptica com plasma induzido (ICP- OES). Os teores totais extraídos nos solos dessas bacias hidrográficas são relativamente baixos e inferiores aos reportados para solos de regiões brasileiras e de outros países. Os teores de cádmio ficaram abaixo do limite de detecção (LD) do método para todas as amostras. Em consequência, os VRQ obtidos para 12 metais pesados no Estado do Espírito Santo foram semelhantes ou inferiores aos obtidos para outras regiões do Brasil e do mundo. Os VRQ obtidos a partir do percentil 75 (quartil superior) para As (< 12,83), Cd (< 0,13), Co (10,21), Cr (54,13), Cu (5,91), Mn (137,80), Mo (1,74), Ni (9,17), Pb (< 4,54), V (109,96) e Zn (29,87), em mg kg-1; encontram-se próximos ou abaixo daqueles obtidos para o Estado de São Paulo e para solos brasileiros, de modo geral.

Effective eigenvalue for the intensity correlations of single-mode and two-mode lasers

Exact formulas for the effective eigenvalue characterizing the initial decay of intensity correlation functions are given in terms of stationary moments of the intensity. Spontaneous emission noise and nonwhite pump noise are considered. Our results are discussed in connection with earlier calculations, simulations, and experimental results for single-mode dye lasers, two-mode inhomogeneously broadened lasers, and two-mode dye ring lasers. The effective eigenvalue is seen to depend sensitively on noise characteristics and symmetry properties of the system. In particular, the effective eigenvalue associated with cross correlations of two-mode lasers is seen to vanish in the absence of pump noise as a consequence of detailed balance. In the presence of pump noise, the vanishing of this eigenvalue requires equal pump parameters for the two modes and statistical independence of spontaneous emission noise acting on each mode.

Intensity correlation function of dye lasers: Short-time behavior

We propose an equation to calculate the intensity correlation function of a dye-laser model with a pump parameter subject to finite-bandwidth fluctuations. The equation is valid, in the weak-noise limit, for all times. It incorporates novel non-Markovian features. Results are given for the short-time behavior of the correlation function. It exhibits a characteristic initial plateau. Our findings are supported by a numerical simulation of the model.

Spectrum of transmitted light in optical bistability: Effects of phase fluctuations of the driving laser

Time-dependent correlation functions and the spectrum of the transmitted light are calculated for absorptive optical bistability taking into account phase fluctuations of the driving laser. These fluctuations are modeled by an extended phase-diffusion model which introduces non-Markovian effects. The spectrum is obtained as a superposition of Lorentzians. It shows qualitative differences with respect to the usual calculation in which phase fluctuations of the driving laser are neglected.

Relaxation from a marginal state in optical bistability

Characteristic decay times for relaxation close to the marginal point of optical bistability are studied. A model-independent formula for the decay time is given which interpolates between Kramers time for activated decay and a deterministic relaxation time. This formula gives the decay time as a universal scaling function of the parameter which measures deviation from marginality. The standard deviation of the first-passage-time distribution is found to vary linearly with the decay time, close to marginality, with a slope independent of the noise intensity. Our results are substantiated by numerical simulations and their experimental relevance is pointed out.

Comparação de métodos convencional e alternativo para determinação de sódio, potássio e fósforo em extratos de solos obtidos com solução de mehlich-1

Foram comparadas as concentrações de Na, K e P em extratos de solos, obtidas por um método de extração convencional, no qual é utilizada uma razão solo:extrator (Mehlich-1) de 1:10, com aquelas encontradas utilizando uma razão solo:extrator (Mehlich-1) de 1:5. Também, foram comparados os resultados obtidos por técnicas de quantificação convencionais, nas quais Na e K são quantificados por fotometria de chama e P por espectrofotometria de absorção molecular, com aqueles encontrados por espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP OES). Foram analisadas 15 amostras de solo brasileiro. No estudo de repetibilidade aplicado a todos os resultados, os maiores CVs foram encontrados para P e Na, principalmente quando as concentrações dos analitos foram menores (< 9 mg dm-3 para P e < 10 mg dm-3 para Na). Esse fato foi devido provavelmente à heterogeneidade dos extratos, que continham partículas coloidais. Filtração ou centrifugação em vez de decantação dos extratos provavelmente resultaria em menores CVs. No estudo de reprodutibilidade, realizado para três amostras, foram obtidos resultados não reprodutíveis somente para K em uma amostra. Todos os resultados obtidos por ICP OES foram semelhantes aos obtidos por espectrofotometria de absorção molecular UV-Vis. e fotometria de chama, indicando que a primeira técnica foi adequada para determinação de Na, K e P nos extratos de solos tropicais obtidos com solução de Mehlich-1. Os resultados de Na, K e P obtidos com razão solo:extrator de 1:5 foram estatisticamente diferentes daqueles em que se utilizou razão solo:extrator de 1:10. A maioria dos resultados obtidos com razão solo:extrator de 1:5 foi menor que os obtidos com razão solo:extrator 1:10, sobretudo nas amostras com concentrações de analitos mais elevadas. Portanto, para estudos comparativos envolvendo macronutrientes, deve-se utilizar o método convencional com razão solo:extrator de 1:10.

Theory for the transient statistics of a dye laser

A theory is presented to explain the statistical properties of the growth of dye-laser radiation. Results are in agreement with recent experimental findings. The different roles of pump-noise intensity and correlation time are elucidated.