Influence of RF power on the properties of sputtered ZnO:Al thin films

Transparent conducting, aluminium doped zinc oxide thin films (ZnO:Al) were deposited by radio frequency (RF) magnetron sputtering. The RF power was varied from 60 to 350Wwhereas the substrate temperature was kept at 160 °C. The structural, electrical and optical properties of the as-deposited films were found to be influenced by the deposition power. The X-ray diffraction analysis showed that all the films have a strong preferred orientation along the [001] direction. The crystallite size was varied from 14 to 36 nm, however no significant change was observed in the case of lattice constant. The optical band gap varied in the range 3.44-3.58 eV. The lowest resistivity of 1.2×10 -3Vcm was shown by the films deposited at 250 W. The mobility of the films was found to increase with the deposition power.

On-axis joint transform correlation based on a four-level power spectrum

We propose a method to obtain a single centered correlation with use of a joint transform correlator. We analyze the required setup to carry out the whole process optically, and we also present experimental results.

Surface characterization techniques for determining the root-mean-square roughness and power spectral densities of optical components

Surface topography and light scattering were measured on 15 samples ranging from those having smooth surfaces to others with ground surfaces. The measurement techniques included an atomic force microscope, mechanical and optical profilers, confocal laser scanning microscope, angle-resolved scattering, and total scattering. The samples included polished and ground fused silica, silicon carbide, sapphire, electroplated gold, and diamond-turned brass. The measurement instruments and techniques had different surface spatial wavelength band limits, so the measured roughnesses were not directly comparable. Two-dimensional power spectral density (PSD) functions were calculated from the digitized measurement data, and we obtained rms roughnesses by integrating areas under the PSD curves between fixed upper and lower band limits. In this way, roughnesses measured with different instruments and techniques could be directly compared. Although smaller differences between measurement techniques remained in the calculated roughnesses, these could be explained mostly by surface topographical features such as isolated particles that affected the instruments in different ways.

Influence of pressure and radio frequency power on deposition rate and structural properties of hydrogenated amorphous silicon thin films prepared by plasma deposition

The influence of radio frequency (rf) power and pressure on deposition rate and structural properties of hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) thin films, prepared by rf glow discharge decomposition of silane, have been studied by phase modulated ellipsometry and Fourier transform infrared spectroscopy. It has been found two pressure regions separated by a threshold value around 20 Pa where the deposition rate increases suddenly. This behavior is more marked as rf power rises and reflects the transition between two rf discharges regimes. The best quality films have been obtained at low pressure and at low rf power but with deposition rates below 0.2 nm/s. In the high pressure region, the enhancement of deposition rate as rf power increases first gives rise to a reduction of film density and an increase of content of hydrogen bonded in polyhydride form because of plasma polymerization reactions. Further rise of rf power leads to a decrease of polyhydride bonding and the material density remains unchanged, thus allowing the growth of a-Si:H films at deposition rates above 1 nm/s without any important detriment of material quality. This overcoming of deposition rate limitation has been ascribed to the beneficial effects of ion bombardment on the a-Si:H growing surface by enhancing the surface mobility of adsorbed reactive species and by eliminating hydrogen bonded in polyhydride configurations.

Multiscale descriptions of density-driven flow instabilities in porous media

Les instabilités engendrées par des gradients de densité interviennent dans une variété d'écoulements. Un exemple est celui de la séquestration géologique du dioxyde de carbone en milieux poreux. Ce gaz est injecté à haute pression dans des aquifères salines et profondes. La différence de densité entre la saumure saturée en CO2 dissous et la saumure environnante induit des courants favorables qui le transportent vers les couches géologiques profondes. Les gradients de densité peuvent aussi être la cause du transport indésirable de matières toxiques, ce qui peut éventuellement conduire à la pollution des sols et des eaux. La gamme d'échelles intervenant dans ce type de phénomènes est très large. Elle s'étend de l'échelle poreuse où les phénomènes de croissance des instabilités s'opèrent, jusqu'à l'échelle des aquifères à laquelle interviennent les phénomènes à temps long. Une reproduction fiable de la physique par la simulation numérique demeure donc un défi en raison du caractère multi-échelles aussi bien au niveau spatial et temporel de ces phénomènes. Il requiert donc le développement d'algorithmes performants et l'utilisation d'outils de calculs modernes. En conjugaison avec les méthodes de résolution itératives, les méthodes multi-échelles permettent de résoudre les grands systèmes d'équations algébriques de manière efficace. Ces méthodes ont été introduites comme méthodes d'upscaling et de downscaling pour la simulation d'écoulements en milieux poreux afin de traiter de fortes hétérogénéités du champ de perméabilité. Le principe repose sur l'utilisation parallèle de deux maillages, le premier est choisi en fonction de la résolution du champ de perméabilité (grille fine), alors que le second (grille grossière) est utilisé pour approximer le problème fin à moindre coût. La qualité de la solution multi-échelles peut être améliorée de manière itérative pour empêcher des erreurs trop importantes si le champ de perméabilité est complexe. Les méthodes adaptatives qui restreignent les procédures de mise à jour aux régions à forts gradients permettent de limiter les coûts de calculs additionnels. Dans le cas d'instabilités induites par des gradients de densité, l'échelle des phénomènes varie au cours du temps. En conséquence, des méthodes multi-échelles adaptatives sont requises pour tenir compte de cette dynamique. L'objectif de cette thèse est de développer des algorithmes multi-échelles adaptatifs et efficaces pour la simulation des instabilités induites par des gradients de densité. Pour cela, nous nous basons sur la méthode des volumes finis multi-échelles (MsFV) qui offre l'avantage de résoudre les phénomènes de transport tout en conservant la masse de manière exacte. Dans la première partie, nous pouvons démontrer que les approximations de la méthode MsFV engendrent des phénomènes de digitation non-physiques dont la suppression requiert des opérations de correction itératives. Les coûts de calculs additionnels de ces opérations peuvent toutefois être compensés par des méthodes adaptatives. Nous proposons aussi l'utilisation de la méthode MsFV comme méthode de downscaling: la grille grossière étant utilisée dans les zones où l'écoulement est relativement homogène alors que la grille plus fine est utilisée pour résoudre les forts gradients. Dans la seconde partie, la méthode multi-échelle est étendue à un nombre arbitraire de niveaux. Nous prouvons que la méthode généralisée est performante pour la résolution de grands systèmes d'équations algébriques. Dans la dernière partie, nous focalisons notre étude sur les échelles qui déterminent l'évolution des instabilités engendrées par des gradients de densité. L'identification de la structure locale ainsi que globale de l'écoulement permet de procéder à un upscaling des instabilités à temps long alors que les structures à petite échelle sont conservées lors du déclenchement de l'instabilité. Les résultats présentés dans ce travail permettent d'étendre les connaissances des méthodes MsFV et offrent des formulations multi-échelles efficaces pour la simulation des instabilités engendrées par des gradients de densité. - Density-driven instabilities in porous media are of interest for a wide range of applications, for instance, for geological sequestration of CO2, during which CO2 is injected at high pressure into deep saline aquifers. Due to the density difference between the C02-saturated brine and the surrounding brine, a downward migration of CO2 into deeper regions, where the risk of leakage is reduced, takes place. Similarly, undesired spontaneous mobilization of potentially hazardous substances that might endanger groundwater quality can be triggered by density differences. Over the last years, these effects have been investigated with the help of numerical groundwater models. Major challenges in simulating density-driven instabilities arise from the different scales of interest involved, i.e., the scale at which instabilities are triggered and the aquifer scale over which long-term processes take place. An accurate numerical reproduction is possible, only if the finest scale is captured. For large aquifers, this leads to problems with a large number of unknowns. Advanced numerical methods are required to efficiently solve these problems with today's available computational resources. Beside efficient iterative solvers, multiscale methods are available to solve large numerical systems. Originally, multiscale methods have been developed as upscaling-downscaling techniques to resolve strong permeability contrasts. In this case, two static grids are used: one is chosen with respect to the resolution of the permeability field (fine grid); the other (coarse grid) is used to approximate the fine-scale problem at low computational costs. The quality of the multiscale solution can be iteratively improved to avoid large errors in case of complex permeability structures. Adaptive formulations, which restrict the iterative update to domains with large gradients, enable limiting the additional computational costs of the iterations. In case of density-driven instabilities, additional spatial scales appear which change with time. Flexible adaptive methods are required to account for these emerging dynamic scales. The objective of this work is to develop an adaptive multiscale formulation for the efficient and accurate simulation of density-driven instabilities. We consider the Multiscale Finite-Volume (MsFV) method, which is well suited for simulations including the solution of transport problems as it guarantees a conservative velocity field. In the first part of this thesis, we investigate the applicability of the standard MsFV method to density- driven flow problems. We demonstrate that approximations in MsFV may trigger unphysical fingers and iterative corrections are necessary. Adaptive formulations (e.g., limiting a refined solution to domains with large concentration gradients where fingers form) can be used to balance the extra costs. We also propose to use the MsFV method as downscaling technique: the coarse discretization is used in areas without significant change in the flow field whereas the problem is refined in the zones of interest. This enables accounting for the dynamic change in scales of density-driven instabilities. In the second part of the thesis the MsFV algorithm, which originally employs one coarse level, is extended to an arbitrary number of coarse levels. We prove that this keeps the MsFV method efficient for problems with a large number of unknowns. In the last part of this thesis, we focus on the scales that control the evolution of density fingers. The identification of local and global flow patterns allows a coarse description at late times while conserving fine-scale details during onset stage. Results presented in this work advance the understanding of the Multiscale Finite-Volume method and offer efficient dynamic multiscale formulations to simulate density-driven instabilities. - Les nappes phréatiques caractérisées par des structures poreuses et des fractures très perméables représentent un intérêt particulier pour les hydrogéologues et ingénieurs environnementaux. Dans ces milieux, une large variété d'écoulements peut être observée. Les plus communs sont le transport de contaminants par les eaux souterraines, le transport réactif ou l'écoulement simultané de plusieurs phases non miscibles, comme le pétrole et l'eau. L'échelle qui caractérise ces écoulements est définie par l'interaction de l'hétérogénéité géologique et des processus physiques. Un fluide au repos dans l'espace interstitiel d'un milieu poreux peut être déstabilisé par des gradients de densité. Ils peuvent être induits par des changements locaux de température ou par dissolution d'un composé chimique. Les instabilités engendrées par des gradients de densité revêtent un intérêt particulier puisque qu'elles peuvent éventuellement compromettre la qualité des eaux. Un exemple frappant est la salinisation de l'eau douce dans les nappes phréatiques par pénétration d'eau salée plus dense dans les régions profondes. Dans le cas des écoulements gouvernés par les gradients de densité, les échelles caractéristiques de l'écoulement s'étendent de l'échelle poreuse où les phénomènes de croissance des instabilités s'opèrent, jusqu'à l'échelle des aquifères sur laquelle interviennent les phénomènes à temps long. Etant donné que les investigations in-situ sont pratiquement impossibles, les modèles numériques sont utilisés pour prédire et évaluer les risques liés aux instabilités engendrées par les gradients de densité. Une description correcte de ces phénomènes repose sur la description de toutes les échelles de l'écoulement dont la gamme peut s'étendre sur huit à dix ordres de grandeur dans le cas de grands aquifères. Il en résulte des problèmes numériques de grande taille qui sont très couteux à résoudre. Des schémas numériques sophistiqués sont donc nécessaires pour effectuer des simulations précises d'instabilités hydro-dynamiques à grande échelle. Dans ce travail, nous présentons différentes méthodes numériques qui permettent de simuler efficacement et avec précision les instabilités dues aux gradients de densité. Ces nouvelles méthodes sont basées sur les volumes finis multi-échelles. L'idée est de projeter le problème original à une échelle plus grande où il est moins coûteux à résoudre puis de relever la solution grossière vers l'échelle de départ. Cette technique est particulièrement adaptée pour résoudre des problèmes où une large gamme d'échelle intervient et évolue de manière spatio-temporelle. Ceci permet de réduire les coûts de calculs en limitant la description détaillée du problème aux régions qui contiennent un front de concentration mobile. Les aboutissements sont illustrés par la simulation de phénomènes tels que l'intrusion d'eau salée ou la séquestration de dioxyde de carbone.

Integrated random processes exhibiting long tails, finite moments, and power-law spectra

A dynamical model based on a continuous addition of colored shot noises is presented. The resulting process is colored and non-Gaussian. A general expression for the characteristic function of the process is obtained, which, after a scaling assumption, takes on a form that is the basis of the results derived in the rest of the paper. One of these is an expansion for the cumulants, which are all finite, subject to mild conditions on the functions defining the process. This is in contrast with the Lévy distribution¿which can be obtained from our model in certain limits¿which has no finite moments. The evaluation of the spectral density and the form of the probability density function in the tails of the distribution shows that the model exhibits a power-law spectrum and long tails in a natural way. A careful analysis of the characteristic function shows that it may be separated into a part representing a Lévy process together with another part representing the deviation of our model from the Lévy process. This

RECOVERY OF AN OXISOL DEGRADED BY THE CONSTRUCTION OF A HYDROELECTRIC POWER PLANT

ABSTRACT The removal of thick layers of soil under native scrubland (Cerrado) on the right bank of the Paraná River in Selvíria (State of Mato Grosso do Sul, Brazil) for construction of the Ilha Solteira Hydroelectric Power Plant caused environmental damage, affecting the revegetation process of the stripped soil. Over the years, various kinds of land use and management systems have been tried, and the aim of this study was to assess the effects of these attempts to restore the structural quality of the soil. The experiment was conducted considering five treatments and thirty replications. The following treatments were applied: stripped soil without anthropic intervention and total absence of plant cover; stripped soil treated with sewage sludge and planted to eucalyptus and grass a year ago; stripped soil developing natural secondary vegetation (capoeira) since 1969; pastureland since 1978, replacing the native vegetation; and soil under native vegetation (Cerrado). In the 0.00-0.20 m layer, the soil was chemically characterized for each experimental treatment. A 30-point sampling grid was used to assess soil porosity and bulk density, and to assess aggregate stability in terms of mean weight diameter (MWD) and geometric mean diameter (GMD). Aggregate stability was also determined using simulated rainfall. The results show that using sewage sludge incorporated with a rotary hoe improved the chemical fertility of the soil and produced more uniform soil pore size distribution. Leaving the land to develop secondary vegetation or turning it over to pastureland produced an intermediate level of structural soil quality, and these two treatments produced similar results. Stripped soil without anthropic intervention was of the lowest quality, with the lowest values for cation exchange capacity (CEC) and macroporosity, as well as the highest values of soil bulk density and percentage of aggregates with diameter size <0.50 mm, corroborated by its lower organic matter content. However, the percentage of larger aggregates was higher in the native vegetation treatment, which boosted MWD and GMD values. Therefore, assessment of some land use and management systems show that even decades after their implementation to mitigate the degenerative effects resulting from the installation of the Hydroelectric Plant, more efficient approaches are still required to recover the structural quality of the soil.

Media, investors and bubbles

We analysed the specific case of how information in the financial press influences economic bubbles. We found considerable flaws in the information market due to several factors: demand, the predominance of what are termed “irrational investors” (herding), and supply, which has the problem that the sources of information are biasedand feeds. A financial bubble is a deviation between real value of a financial asset and its persistent market price in time, which also has a speculative origin fed back by the illusion of the owners of these financial values, who will take benefits because of the future prices, which must be higher than the previous ones. The economical information in the media is submitting three problems. First of all, it is information generated by companies. In second place, the information circuit is fed back. A problem of informative independence becomes created, particularly serious in the case of the banks, which are very were as creditors. And in a third place, some informative biases are manifested for the companies of regulated sectors which are starring the economical information in the media.

The Power of Images in Antonio Agustin's. Diálogos de Medallas, inscripciones y otras antigüedades (1587)

Socias ofereix una àmplia mirada sobre l'ús de les imatges en les obres de numismàtica primerenques. Diàlegs de medalles, d'Antonio Agustín