Solution processible Cu2SnS3 thin films for cost effective photovoltaics: Characterization

Thin films of Cu2SnS3 (CTS) were deposited by the facile solution processed sol-gel route followed by a low-temperature annealing. The Cu-Sn-thiourea complex formation was analysed using Fourier Transform Infrared spectrophotometer (FTIR). The various phase transformations and the deposition temperature range for the initial precursor solution was determined using Thermogravimetric analysis (TGA) and Differential Scanning Calorimetry (DSC). X-Ray Diffraction (XRD) studies revealed the tetragonal phase formation of the CTS annealed films. Raman spectroscopy studies further confirmed the tetragonal phase formation and the absence of any deterioratory secondary phases. The morphological investigations and compositional analysis of the films were determined using Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) respectively. Atomic Force Microscopy (AFM) was used to estimate the surface roughness of 1.3 nm. The absorption coefficient was found to be 10(4) cm(-1) and bandgap 1.3 eV which qualifies CTS to be a potential candidate for photovoltaic applications. The refractive index, extinction coefficient and relative permittivity of the film were measured by Spectroscopic ellipsometry. Hall effect measurements, indicated the p type nature of the films with a hole concentration of 2 x 10(18) cm(-3), electrical conductivity of 9 S/cm and a hole mobility of 29 cm(2)/V. The properties of CTS as deduced from the current study, present CTS as a potential absorber layer material for thin film solar cells. (C) 2015 Elsevier B.V. All rights reserved.

Photoelectrochemical degradation of eosin yellowish dye on exfoliated graphite-ZnO nanocomposite electrode

In the quest for harnessing more power from the sun for water treatment by photoelectrochemical degradation, we prepared a novel photoanode of exfoliated graphite (EG)-ZnO nanocomposite. The nanocomposite was characterised by X-ray diffractometry, energy dispersive spectroscopy, Brunauer-Emmett-Teller surface area analyser, thermal gravimetric analyser, and X-ray photoelectron spectroscopy. The EG-ZnO nanocomposite was fabricated into a photoanode and applied for the photoelectrochemical degradation of 0.1 x 10(-4) M eosin yellowish dye in 0.1 M Na2SO4 under visible light irradiation. The degradation was monitored with a visible spectrophotometer. The photoelectrochemical degradation process resulted in enhanced degradation efficiency of ca. 93 % with kinetic rate of 11.0 x 10(-3) min(-1) over photolysis and electrochemical oxidation processes which exhibited lower degradation efficiencies of 35 and 40 % respectively.

SEM and EDS Characterisation of Layering TiOx Growth onto the Cutting Tool Surface in Hard Drilling Processes of Ti-Al-V Alloys

10 p.

Avaliação da corrosão microbiológica do aço carbono 1020 em água do mar sintética na presença de bactérias redutoras de sulfato

Bactérias redutoras de sulfato (BRS) possuem um papel importante na corrosão de ligas metálicas expostas em hábitats marinhos, óleos e solos úmidos. A redução do sulfato por estas bactérias resulta na produção de H2S, podendo influenciar os processos anódico e catódico na corrosão de materiais. Neste trabalho, o comportamento da corrosão microbiológica no aço carbono AISI 1020 foi avaliada em meio Postgate C, na presença e na ausência de BRS, as quais foram isoladas da camada de ferrugem presente numa tubulação submersa da Baía de Guanabara RJ. A taxa de corrosão e o comportamento eletroquímico do aço nas duas condições foram investigados através dos métodos de perda de massa e de polarização potenciodinâmica. A formação do biofilme e dos produtos de corrosão na superfície do aço foram observados por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e por espectroscopia de energia dispersiva (EDS). Em complementação, foi realizada a quantificação das BRS (planctônicas e sésseis) pelo método do número mais provável (NMP). A presença de BRS no meio ocasionou o deslocamento do potencial de corrosão para valores mais negativos em todos os tempos de ensaio estudados, indicando um aumento no processo corrosivo. Nos ensaios de perda de massa, a taxa de corrosão do aço carbono foi maior na ausência de BRS, provavelmente devido à formação de um biofilme na superfície do metal nos ensaios com inóculo, e a uma menor tendência de haver corrosão generalizada neste tipo de meio. As micrografias de MEV revelaram a presença de agregado celular na superfície do aço carbono durante o experimento, e a presença de pites profundos após remoção do biofilme, mostrando prevalência deste tipo de corrosão. Com 35 dias de ensaio, a densidade de corrente de corrosão aumentou na presença de BRS

Defect analysis in Czochralski-grown Yb : FAP crystal

Growth-induced defects in Yb:FAP crystals grown by the Czochralski method have been investigated by optical microscopy, chemical etching, scanning electron microscopy (SEM) and energy-dispersive spectroscopy (EDS). Anisotropic etching features have been observed on two FAP crystal planes: (0001) and (1010). The shape of etch pits on the (0001) plane is hexagonal, while the etch pits on the (1010) plane have a variety of irregular shapes. It is also found that the density of etch pit varies along the boule. Based on the experimental observations, the formation mechanisnis of growth defects are discussed, and methods for reducing the growth-induced defect concentration is proposed. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Yb：Ca5（PO4）3F激光晶体的生长缺陷

采用提拉法生长了质量优异的Yb：Ca5（PO4）2F（Yb：FAP）晶体。运用化学腐蚀，光学显微镜、扫描电子显微镜以及能量散射光谱仪观察了该晶体中的生长条纹和包裹物等宏观缺陷，以及晶体的位错腐蚀形貌、位错密度及其分布情况，同时观察了晶体中亚晶界的形态。由晶体中位错的径向变化以及生长条纹可知：晶体在生长过程中为微凸界面生长。高温下CaF2的挥发造成了在晶体生长后期熔体中组分偏离化学计量比，出现组分过冷，形成包裹物。且位错密度显著增加。Yb：FAP晶体的各向异性使得晶体在（10 10）面的位错蚀坑形状、大小以

Influência de tratamentos térmicos nas propriedades mecânicas e metalúrgicas em liga odontológica à base de níquel-cromo.

É crescente a preocupação com o desenvolvimento de materiais adequados a trabalharem interagindo com o corpo humano. Diversas pesquisas têm sido realizadas no desenvolvimento de biomateriais aplicáveis na odontologia, este empenho é justificável pelo grande número de intervenções cirúrgicas para extração de dentes realizadas em todo o mundo. Durante o processo de fabricação de reconstruções dentárias, que utilizam sistemas metalocerâmicos, é utilizado um tratamento térmico que tem a função de promover a adesão da porcelana ao metal. Entretanto, sabe-se que tratamentos térmicos podem alterar a microestrutura do material metálico, modificando suas propriedades. Este trabalho avaliou as modificações causadas em propriedades mecânicas e microestruturais da liga à base de níquel (FIT CAST-SB) utilizada para fins odontológicos, quando a mesma é submetida ao tratamento térmico para adesão da porcelana (denominado de queima). A liga foi inicialmente fundida através da técnica de centrifugação e cera perdida. Posteriormente, um grupo de amostras (grupo TT) foi submetido ao tratamento térmico de queima para adesão da porcelana e o outro grupo (grupo F), permaneceu apenas submetido ao processo de fundição. Os grupos F e TT foram submetidos a ensaio de tração. Nos grupos F e TT, e no material como recebido pelo fabricante (grupo CR), foram realizados ensaios de microdureza e caracterização microestrutural, esta ultima através da técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os grupos F e CR foram submetidos à análise química quantitativa (em um espectrômetro de emissão atômica) e semi-quantitativa por um sistema de Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) acoplado ao MEV, sendo que esta ultima técnica também foi aplicada ao grupo TT. A técnica de tratamento digital de imagem foi aplicada às micrografias dos grupos F e TT, para a determinação de possíveis modificações quantitativas nas fases presentes, antes e após o tratamento térmico. Todos os resultados dos ensaios foram submetidos ao teste de hipótese nula (H0), para a distribuição t de Student. Concluiu-se que, para as amostras testadas, o limite de resistência foi superior ao fornecido pelo fabricante, respectivamente 559,39 e 545,55 MPa para os grupos F e TT, contra 306 MPa do fabricante. Enquanto o limite de escoamento foi ligeiramente inferior, 218,71 e 240,58 MPa para os grupos F e TT, respectivamente, contra 258 MPa do fabricante. Os resultados de microdureza ficaram entorno de 70HV, superior aos 21HV fornecido pelo fabricante. Pode-se afirmar, com 95% de confiabilidade, que não houve variação nas propriedades mecânicas e na microestrutura (quantidades de fases presentes e tamanho) antes e após a queima para adesão da porcelana, para os corpos de prova testados. A microestrutura da liga, quando observada em MEV no modo elétrons retroespalhados (modo BSE), é formada por uma matriz de estrutura dendrítica e coloração cinza, uma segunda fase interdendrítica de coloração branca e aspecto rendilhado, e precipitados de coloração preta, apresentando também porosidades.

Avaliação da microestrutura, microdureza e resistência à corrosão de juntas soldadas de uma liga de Ni-Cr obtidas através de diferentes processos de soldagem

Este trabalho avaliou o comportamento eletroquímico do metal de base (MB) de uma liga a base de níquel-cromo em relação a juntas soldadas desta liga obtidas pelos processos de brasagem (BRA) e Tungsten Inert Gas (TIG), imersos em saliva artificial com pH 2,5 e 5,5. Foram também realizados ensaios de microdureza e caracterização microestrutural, por meio de microscopia óptica e eletrônica de varredura e análise química semi-quantitativa por EDS, nos grupos MB, TIG, BRA e no cordão de solda a laser (LAS). O MB apresentou uma matriz rica em níquel e cromo, distribuída em um arranjo dendrítico típico, apresentando inclusões metálicas de silício e titânio, além de porosidades. As soldas TIG e LAS revelaram uma microestrutura mais refinada que o MB, mostrando, entretanto, uma mesma composição química e distribuição de seus elementos. A solda BRA apresentou diferenças marcantes em sua microestrutura, composição química e distribuição de seus elementos em relação ao MB. Os dados de microdureza Vickers (HV), potencial de corrosão (Ecorr) e densidade de corrente de corrosão (jcorr) foram analisados com ANOVA e teste de Tukey (p<0,05). Para determinação da influência do pH quanto a resistência à corrosão dos grupos MB, TIG e BRA, empregou-se o teste t de Student (p<0,05). O MB apresentou menor média de microdureza (256,13 9,39 HV), seguido pelos grupos TIG (271,53 8,07 HV), LAS (303,73 13,93 HV) e BRA (551,99 37,73 HV). Em pH 2,5 as médias do Ecorr (mV) para o MB, TIG e BRA foram, respectivamente, -67,9 8,43, -52,78 16,74, e -284,33 19,04; e em pH 5,5, médias de -54,03 21,15, -62,08 20,16 e -278,8 28,96. Os valores médios de jcorr (A.cm-2) para o MB, TIG e BRA em pH 2,5 foram, respectivamente, 2,49 0,95, 5,584 1,64 e 27,45 4,9; e em pH 5,5, médias de 1,929 0,83, 4,267 1,51 e 54,2 11,96. Os grupos MB e TIG apresentaram boa resistência à corrosão, com maior módulo de impedância em relação ao grupo BRA. As diferenças no pH da saliva artificial não alteraram o comportamento corrosivo dos grupos MB e TIG. Entretanto, observou-se uma redução marcante na jcorr e no módulo de impedância nas soldas obtidas pelo processo de brasagem. O grupo BRA apresentou corrosão galvânica ao ser analisado formando par com o MB, mostrando uma jcorr de 5,3 A.cm-2. Entretanto, o mesmo não foi observado quando o MB foi associado à solda TIG, onde a jcorr foi cerca de 150 vezes menor. O grupo BRA, além de apresentar um comportamento eletroquímico muito diferente do MB, revelou diferenças marcantes quanto a composição química, aspecto microestrutural e microdureza. As juntas TIG e LAS mostraram semelhanças químicas e microestruturais em relação ao MB, sendo que na solda TIG esta semelhança foi ainda mais evidente. Além disto, a solda TIG apresentou um comportamento eletroquímico muito semelhante ao MB e, portanto, parecendo ser mais recomendável para soldar ligas odontológicas de níquel-cromo em relação aos demais processos de soldagem aqui avaliados.

Caracterização de juntas soldadas por Arame Tubular com proteção gasosa do aço ferrítico ASTM A335 P91, antes e após situação de duplo reparo.

Pouco se sabe a respeito das consequências da operação de reparo nas propriedades mecânicas e metalúrgicas das juntas do aço ASTM A335 grau P91 soldadas por Arame Tubular. Neste trabalho foi realizado um estudo para analisar e caracterizar juntas de um tubo do aço P91 soldadas pelo processo Arame Tubular com proteção gasosa, antes e após situação de duplo reparo. Foram utilizadas técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise química semiquantitativa por EDS (Energy Dispersive Spectroscopy), microscopia óptica (MO), além da obtenção de medidas de microdureza Vickers e realização de ensaios de impacto e tração à temperatura ambiente. A macrografia revelou a existência de uma nova zona termicamente afetada formada no centro da junta reparada e a análise micrográfica mostrou que esta zona apresentou uma pequena tendência a formação de grãos menores do que na zona de fusão que sofreu reparo, além disso, a região tinha grãos colunares que não são característicos de uma zona termicamente afetada e quantidade de carbonetos menor comparativamente. Não houve variações significativas nos valores de tração e microdureza. Os ensaios de impacto revelaram baixos valores de energia absorvida na zona de fusão do 2 reparo, no entanto, todas as outras zonas avaliadas das juntas com e sem reparo apresentaram valores dentro das especificações.

Enzyme-free glucose biosensor based on low density CNT forest grown directly on a Si/SiO2 substrate

A highly sensitive nonenzymatic amperometric glucose sensor was fabricated by using Ni nanoparticles homogeneously dispersed within and on the top of a vertically aligned CNT forest (CNT/Ni nanocomposite sensor), which was directly grown on a Si/SiO2 substrate. The surface morphology and elemental analysis were characterized using scanning electron microscopy and energy dispersive spectroscopy, respectively. Cyclic voltammetry and chronoamperometry were used to evaluate the catalytic activities of CNT/Ni electrode. The CNT/Ni nanocomposite sensor exhibited a great enhancement of anodic peak current after adding 5 mM glucose in alkaline solution. The sensor can also be applied to the quantification of glucose content with a linear range covering from 5 μM to 7 mM, a high sensitivity of 1433 μA mM-1 cm-2, and a low detection limit of 2 μM. The CNT/Ni nanocomposite sensor exhibits good reproducibility and long-term stability, moreover, it was also relatively insensitive to commonly interfering species, such as uric acid, ascorbic acid, acetaminophen, sucrose and d-fructose. © 2013 Elsevier B.V.

A highly conductive and transparent solution processed AZO/MWCNT nanocomposite

A solution processed aluminum-doped zinc oxide (AZO)/multi-walled carbon nanotube (MWCNT) nanocomposite thin film has been developed offering simultaneously high optical transparency and low electrical resistivity, with a conductivity figure of merit (σDC/σopt) of ~75-better than PEDOT:PSS and many graphene derivatives. The reduction in sheet resistance of thin films of pristine MWCNTs is attributed to an increase in the conduction pathways within the sol-gel derived AZO matrix and reduced inter-MWCNT contact resistance. Films have been extensively characterized by scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffractometry (XRD), photoluminescence (PL), and ultraviolet-visible (UV-vis) spectroscopy. © 2013 Elsevier Ltd and Techna Group S.r.l. All rights reserved.

Strength and hydration products of reactive MgO-silica pastes

The reaction between MgO and microsilica has been studied by many researchers, who confirmed the formation of magnesium silicate hydrate. The blend was reported to have the potential as a novel material for construction and environment purposes. However, the characteristics of MgO vary significantly, e.g., reactivity and purity, which would have an effect on the hydration process of MgO-silica blend. This paper investigated the strength and hydration products of reactive MgO and silica blend at room temperature up to 90 days. The existence of magnesium silicate hydrate after 7 days' curing was confirmed with the help of infrared spectroscopy, thermogravimetric analysis and X-ray diffraction. The microstructural and elemental analysis of the resulting magnesium silicate hydrate was conducted using scanning electron microscopy and energy dispersive spectroscopy. In addition, the effect of characteristics of MgO on the hydration process was discussed. It was found that the synthesis of magnesium silicate hydrate was highly dependent on the reactivity of the precursors. MgO and silica with higher reactivity resulted in higher formation rate of magnesium silicate hydrate. In addition, the impurity in the MgO affects the pH value of the blends, which in turn determines the solubility of silica and the formation of magnesium silicate hydrate. © 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Crack-free InAlGaN quaternary alloy films grown on Si(111) substrate by metalorganic chemical vapor deposition

Crack-free In0.08Al0.25Ga0.67N quaternary films, with and without thick (> 1.5 mum) high-temperature-GaN (HTGaN) interlayer, have been grown on Si(1 1 1) substrates by a low-pressure metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD) system. Mole fractions of In and Al in quaternary alloy layers are determined by Energy dispersive spectroscopy (EDS) and Rutherford backscattering spectrometry (RBS), which are recorded as similar to8% and similar to25-27%, respectively. High-resolution X-ray diffraction (HRXRD) and room temperature photoluminescence (RT-PL) results evidence the film's single crystal structure and the existence of local In- and/or Al-rich regions. Compared with GaN film grwon on Si(1 1 1) substrate, no crack is observed in the quaternary ones. Two explanations are proposed. First, mismatch-induced strain is relaxed significantly due to gradual changes of In concentration. Second, the weak In-N bond is likely to break when the sample is cooled down to the room temperature, which is expected to favor the releasing of thermal stress. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Green-light-emitting ZnSe nanowires fabricated via vapor phase growth

Stoichiometric ZnSe nanowires have been synthesized through a vapor phase reaction of zinc and selenium powder on the (100) silicon substrate coated with a gold film of 2 nm in thickness. The microstructures and the chemical compositions of the as-grown nanowires have been investigated by means of electron microscopy, the energy dispersive spectroscopy, and Raman spectroscopy. The results reveal that the as-grown materials consist of ZnSe nanowires with diameters ranging from 5 to 50 nm. Photoluminescence of the sample demonstrates a strong green emission from room temperature down to 10 K. This is attributed to the recombination of electrons from conduction band to the medium deep Au acceptors. (C) 2003 American Institute of Physics.

Determination of the interdiffusion coefficients of liquid Zn and Sn using Ta/Zn-Sn/Si trilayers

In this paper we present a new method for measuring diffusion coefficients in liquid metals under convection-less conditions with solid/liquid-liquid/solid trilayer. The advantage of this kind of trilayer is that effects from gravity-induced convection and Marangoni-convection can be omitted, so that the diffusion coefficient is determined more accurately. The Ta/Zn-Sn/Si trilayer were prepared with a multi-target ion-beam sputtering deposition technique and annealed in an electric furnace under an argon atmosphere. The interdiffusion of liquid zinc and tin at 500 degrees degree C was investigated. The diffusion concentration profiles were determined by energy dispersive spectroscopy. The interdiffusion coefficients range from 1.0x10(-6)cm(2)/s to 2.8x10(-6)cm(2)/s, which is less than previous values measured by capillary reservoir technique under 1g-environment where various convection exist. The precise interdiffusion coefficients of liquid zinc and tin result from the removing of disturbances of various kinds of convection.