Structural and optical properties of nonpolar m-plane GaN and GaN-based LEDs on gamma-LiAlO2

We report the structural and optical properties of nonpolar m-plane GaN and GaN-based LEDs grown by MOCVD on a gamma-LiAlO2 (100) substrate. The TMGa, TMIn and NH3 are used as sources of Ga, In and N, respectively. The structural and surface properties of the epilayers are characterized by x-ray diffraction, polarized Raman scattering and atomic force microscopy (AFM). The films have a very smooth surface with rms roughness as low as 2nm for an area of 10 x 10 mu m(2) by AFM scan area. The XRD spectra show that the materials grown on gamma-LiAlO2 (100) have < 1 - 100 > m-plane orientation. The EL spectra of the m-plane InGaN/GaN multiple quantum wells LEDs are shown. This demonstrates that our nonpolar LED structure grown on the gamma-LiAlO2 substrate is indeed free of internal electric field. The current voltage characteristics of these LEDs show the rectifying behaviour with a turn on voltage of 1-3 V.

Investigation on microstructure and optical properties of titanium dioxide coatings annealed at various temperature

TiO2 coatings were prepared on fused silica with conventional electron beam evaporation deposition. After TiO2 thin films were annealed at different temperatures for 4 h, several properties were investigated by X-ray diffraction (XRD), spectrometer.. photoelectron spectroscopy (XPS) and AFM. It was found that with the annealing temperature increasing, the transmittance of TiO2 coatings decreased, and the cutoff wavelength shifted to long wavelength in near ultraviolet band. Especially, when coatings were annealed at high temperature, the optical loss is very serious, which can be attributed to the scattering and the absorption of TiO2 coatings. XRD patterns revealed that only anatase phase was observed in TiO2 coatings regardless of the different annealing temperatures. XPS results indicated that the fine chemical shift of TiO2 2p(1/2) should be attributed to existence of oxygen vacancies around Ti+4 ion. The investigation on surface morphology by AFM showed that the RMS of titania thin films gradually increases from less than 0.40 nm to 5.03 nm and it should be ascribed to the growth of titanium dioxide grain size with the increase of annealing temperature. (C) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

测量薄膜微粗糙度的总积分散射仪

介绍了一种检测光学薄膜表面总积分散射（TIS）分布的总积分散射仪。对仪器的基本结构、理论基础、测量原理以及系统性能等进行了阐述，提出了抑制系统噪音和提高测量精度的有效措施。利用该仪器对K9基底上的银（Ag）膜和氧化锆（ZrO2）薄膜进行了测量，并根据标量散射理论得到了表面均方根（RMS）粗糙度。利用光学轮廓仪和原子力显微镜（AFM）分别测量了上述Ag膜和ZrO2薄膜的表面均方根粗糙度，并与总积分散射仪所得的粗糙度进行了比较。结果表明，根据测量的薄膜表面总积分散射计算得到的表面均方根粗糙度与光学轮廓仪及原子

电子束蒸发氧化锆薄膜的粗糙度和光散射特性

利用电子束蒸发工艺，以Ag层为衬底，沉积了中心波长为632．8nm的氧化锆（ZrO2）薄膜，膜层厚度在80-480nm范围内变化．研究了不同厚度样品的粗糙度变化规律和表面散射特性．结果发现，随着膜层厚度的逐渐增加．其表面均方根（RMS）粗糙度和总积分散射（TIS）均呈现出先减小后增大的趋势．利用非相关表面粗糙度的散射模型对样品的TIS特性进行了理论计算，所得结果与测量结果相一致．

Annealing effects on electron-beam evaporated Al2O3 films

The effects of post-deposited annealing on structure and optical properties of electron-beam evaporated Al2O3 single layers were investigated. The films were annealed in air for 1.5 h at different temperatures from 250 to 400 degrees C. The optical constants and cut-off wavelength were deduced. Microstructure of the samples was characterized by X-ray diffraction (XRD). Profile and surface roughness measurement instrument was used to determine the rms surface roughness. It was found that the cut-off wavelength shifted to short wavelength as the annealing temperature increased and the total optical loss decreased. The film structure remained amorphous even after annealing at 400 degrees C temperature and the samples annealed at higher temperature had the higher rms surface roughness. The decreasing total optical loss with annealing temperature was attributed to the reduction of absorption owing to oxidation of the film by annealing. Guidance to reduce the optical loss of excimer laser mirrors was given. (c) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

退火对电子束热蒸发Al2O3薄膜性能影响的实验研究

用电子束热蒸发方法镀制了Al2O3材料的单层膜，对它们在空气中进行了250～400℃的高温退火。对样品的透射率光谱曲线进行了测量，计算了样品的消光系数、折射率和截止波长。通过X射线衍射仪(XRD)测量分析了薄膜的微观结构，采用表面轮廓仪测量了样品的表面均方根粗糙度。结果发现随着退火温度的提高光学损耗下降，薄膜结构在退火温度为400℃时仍然为无定形态，样品的表面粗糙度随退火温度的升高而增加。引起光学损耗下降起主导作用的是吸收而不是散射，吸收损耗的下降主要是由于退火使材料吸收空气中的氧而进一步氧化，从而使薄膜

热舟蒸发LaF_3薄膜的紫外性能研究

研究了沉积温度对热舟蒸发氟化镧薄膜结构和光学性能的影响,沉积温度从200℃上升到350℃,间隔为50℃.采用分光光度计测量了样品的透射率和反射率光谱曲线,并在此基础上进行了光学损耗、光学常数以及带隙和截止波长的计算.采用表面轮廓仪进行了表面形貌和表面粗糙度的标定,采用X射线衍射(XRD)方法测量了不同沉积温度下样品的微结构.发现在短波长波段,随着沉积温度的升高,光学损耗增加,晶粒尺寸增大,表面粗糙度略有增加.不过散射损耗在光学损耗中所占比例均很小,光学损耗的增加主要由吸收损耗引起.随着沉积温度的升高,折射率与消光系数增大,带隙变小,相对应的截止波长向长波方向移动.

Annealing effects on the optical and structural properties of Al2O3/SiO2 films as UV antireflection coatings on 4H-SiC substrates

Al2O3/SiO2 films have been prepared by electron-beam evaporation as ultraviolet (UV) antireflection coatings on 4H-SiC substrates and annealed at different temperatures. The films were characterized by reflection spectra, ellipsometer system, atomic force microscopy (AFM), X-ray diffraction (XRD) and Xray photoelectron spectroscopy (XPS), respectively. As the annealing temperature increased, the minimum reflectance of the films moved to the shorter wavelength for the variation of refractive indices and the reduction of film thicknesses. The surface grains appeared to get larger in size and the root mean square (RMS) roughness of the annealed films increased with the annealing temperature but was less than that of the as-deposited. The Al2O3/SiO2 films maintained amorphous in microstructure with the increase of the temperature. Meanwhile, the transition and diffusion in film component were found in XPS measurement. These results provided the important references for Al2O3/SiO2 films annealed at reasonable temperatures and prepared as fine anti-reflection coatings on 4H-SiC-based UV optoelectronic devices. (c) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

High temperature annealing effect on structure, optical property and laser-induced damage threshold of Ta2O5 films

Ta2O5 films were deposited by conventional electron beam evaporation method and then annealed in air at different temperature from 873 to 1273 K. It was found that the film structure changed from amorphous phase to hexagonal phase when annealed at 1073 K, then transformed to orthorhombic phase after annealed at 1273 K. The transmittance was improved after annealed at 873 K, and it decreased as the annealing temperature increased further. The total integrated scattering (TIS) tests and AFM results showed that both scattering and root mean square (RMS) roughness of films increased with the annealing temperature increasing. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis showed that the film obtained better stoichiometry and the O/Ta ratio increased to 2.50 after annealing. It was found that the laser-induced damage threshold (LIDT) increased to the maximum when annealed at 873 K, while it decreased when the annealing temperature increased further. Detailed damaged models dominated by different parameters during annealing were discussed. (C) 2008 Elsevier B. V. All rights reserved.

不同方法制备的Ta_2O_5薄膜光学性能和激光损伤阈值的对比分析

采用电子束蒸发(EBE)和离子束溅射(IBS)制备了不同的Ta_2O_5薄膜,同时对电子束蒸发制备的薄膜进行了退火处理。研究了制备的Ta_2O_5薄膜的光学性能、激光损伤阈值(LIDT)、吸收、散射、粗糙度、微缺陷密度和杂质含量。结果表明,退火可使电子束蒸发制备的薄膜的光学性能得到改善,接近离子束溅射的薄膜的光学性能。电子束蒸发制备的薄膜的损伤阈值较低的主要原因在于吸收大,微缺陷密度和杂质含量高,而与薄膜的散射和粗糙度关系不大。退火后薄膜的吸收和微缺陷密度都明显降低,损伤阈值得到提高。退火后的薄膜损伤阈值仍然低于溅射得到的薄膜损伤阈值是因为退火并不能降低膜内的杂质含量,因此选用高纯度的蒸发膜料和减少电子束蒸发过程中的污染有可能进一步提高薄膜的损伤阈值。

Investigation of annealing effects on the laser-induced damage threshold of amorphous Ta2O5 films

Ta2O5 films were deposited using the conventional electron beam evaporation method and then annealed at temperatures in the range 373-673 K. Chemical composition, scattering and absorption were examined by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), total integrated scattering (TIS) measurement and the surface thermal lensing (m) technique, respectively. The laser-induced damage threshold (LIDT) was assessed using the output from an Nd:YAG laser with a pulse length of 12 ns. The results showed that the improvement of the LIDT after annealing was due to the reduced substoichiometric and structural defects present in the film. The LIDT increased slightly below 573K and then increased significantly with increase in annealing temperature, which could be attributed to different dominant defects. Moreover, the root mean square (RMS) roughness and scattering had little effect on the LIDT, while the absorption and the LIDT were in accord with a general relation. (c) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Análise dinâmica e controle de vibrações de passarelas de pedestres submetidas ao caminhar humano.

Passarelas de pedestres mistas (aço-concreto) e de aço são frequentemente submetidas a ações dinâmicas de magnitude variável, devido à travessia de pedestres sobre a laje de concreto. Estas ações dinâmicas podem produzir vibrações excessivas e dependendo de sua magnitude e intensidade, estes efeitos adversos podem comprometer a confiabilidade e a resposta do sistema estrutural e, também, podem levar a uma redução da expectativa de vida útil da passarela. Por outro lado, a experiência e o conhecimento dos engenheiros estruturais em conjunto com o uso de novos materiais e tecnologias construtivas têm produzido projetos de passarelas mistas (aço-concreto) bastante arrojados. Uma consequência direta desta tendência de projeto é um aumento considerável das vibrações estruturais. Com base neste cenário, esta dissertação visa investigar o comportamento dinâmico de três passarelas de pedestres mistas (aço-concreto) localizadas no Rio de Janeiro, submetidas ao caminhar humano. Estes sistemas estruturais são constituídos por uma estrutura principal de aço e laje em concreto e são destinados à travessia de pedestres. Deste modo, foram desenvolvidos modelos numérico-computacionais, adotando-se as técnicas tradicionais de refinamento presentes em simulações do método de elementos finitos, com base no uso do software ANSYS. Estes modelos numéricos permitiram uma completa avaliação dinâmica das passarelas investigadas, especialmente em termos de conforto humano. As respostas dinâmicas foram obtidas em termos de acelerações de pico e comparadas com valores limites propostas por diversos autores e normas de projeto. Os valores de aceleração de pico e aceleração rms encontrados na presente investigação indicaram que as passarelas analisadas apresentaram problemas relacionados com o conforto humano. Assim sendo, considerando-se que foi detectado que estas estruturas poderiam atingir níveis elevados de vibração que possam vir a comprometer o conforto dos usuários, foi verificado que uma estratégia para o controle estrutural era necessária, a fim de reduzir as vibrações excessivas nas passarelas. Finalmente, uma investigação foi realizada com base em alternativas de controle estrutural objetivando atenuar vibrações excessivas, a partir do emprego de sistemas de atenuadores dinâmicos sintonizados (ADS).

Estudo Comparativo de Controladores Fuzzy Aplicados a um Sistema Solar Fotovoltaico.

Neste trabalho apresenta-se o modelo de um controlador baseado em Lógica Fuzzy para um sistema de energia baseado em fonte renovável solar fotovoltaica (photovoltaic - PV) multi-string em operação isolada, para o aproveitamento da máxima potência desta fonte. O sistema é composto por painéis solares, conversor CC-CC tipo elevador de tensão (boost), armazenamento por banco de baterias, inversor trifásico e carga trifásica variável. O sistema fotovoltaico foi modelado no MATLAB/Simulink de forma a representar a curva característica V-I do módulo PV, e que é baseado nos dados disponíveis em data-sheets de painéis fotovoltaicos comerciais. Outros estudos de natureza elétrica tais como o cálculo dos valores eficazes das correntes no conversor CC-CC, para avaliação das perdas, indispensáveis para o dimensionamento de componentes eletrônicos, foram realizados. O método tradicional Perturb and Observe de rastreamento do ponto de máxima potência (Maximum Power Point Tracking MPPT) de painéis foi testado e comparado com métodos que usam a Lógica Fuzzy. Devido ao seu desempenho, foi adotado o método Fuzzy que realiza o MPPT por inferência do ciclo de trabalho de um modulador por largura de pulso (Pulse Width Modulation - PWM) através da variação da potência pela variação da corrente do painel solar. O modelo Fuzzy adotado neste trabalho foi testado com sucesso. Os resultados mostraram que ele pode ser robusto e atende à aplicação proposta. Segundo alguns testes realizados, este controlador pode realizar o MPPT de um sistema PV na configuração multi-string onde alguns arranjos fotovoltaicos são usados. Inclusive, este controle pode ser facilmente adaptado para realizar o MPPT de outras fontes de energia baseados no mesmo princípio de controle, como é o caso do aerogerador.

Avaliação por ressonância magnética funcional da necrose coagulativa por ablação de radiofrequência nas metástases hepáticas colorretais

A maioria dos pacientes que apresentam metástases hepáticas colorretais (MHCR) não são elegíveis para ressecção. Por isso, outras técnicas para se alcançar o controle locorregional da doença têm sido utilizadas. A Ablação por Radiofrequência (ARF) hepática tem sido empregada frequentemente para o tratamento desta condição devido às boas taxas de resposta, principalmente quando associada ao emprego de quimioterápicos modernos. Apesar da caracterização das MHCR no pré-operatório estar bem estabelecida, os parâmetros de ressonância magnética (RM) após ARF no período pós-cirúrgico requerem maior padronização objetiva. O coeficiente de difusão aparente de água (CDA) tem sido usado na RM como um parâmetro de isquemia e necrose. Entretanto, não está ainda bem definido seu papel e das imagens ponderadas de difusão (DWI) na avaliação da necrose coagulativa gerada pela ARF, especificamente em pacientes com MHCR. O objetivo deste estudo consiste em avaliar o espectro de mudança em RM funcional após a ARF de MHCR. Foi realizado estudo retrospectivo entre 2001 e 2006, avaliando 51 pacientes que foram submetidos à ARF por MHCR no Hospital Johns Hopkins (Baltimore, EUA) dos quais 16 preencheram os critérios de inclusão. Os critérios de inclusão foram: (1) apresentar MHCR tratada cirurgicamente com intenção curativa por ARF guiados por ultrassom per-operatório, e (2) ter uma RM anterior e imediatamente após a cirurgia (até 10 dias). As imagens de RMs antes e após a ablação hepática para MCHR foram identificadas e revistas. As imagens de RM de difusão e captação de contraste foram feitas numa unidade de 1.5 T. Imagens em T2 e T1 foram realizadas na presença e ausência de contraste venoso. Todos os exames tiveram a espessura de 4 a 6 mm e um intervalo de 2 mm, apresentando um angulo de rotação de 150. O índice de difusão foi determinado com um b-valor (intensidade do gradiente de difusão) de 500 seg/mm2. As análises de parâmetros para avaliar e comparar o pré e pós ARF através da RM funcional incluiram: (1) valores do mapa de CDA, (2) captação de contraste, (3) difusão e (4) mudança no tamanho da lesão. Em adição, a sobrevida mediana global e tempo para recorrência local foram calculados. As imagens foram avaliadas por um consenso de dois radiologistas/cirurgiões. Foram avaliados no total 65 lesões, com tamanho médio pré-ablação de 1,7 cm. Após ablação o tamanho médio da lesão aumentou para 3,5 cm (p<0,001). A captação de contraste nas fases arterial e venosa diminuíram significativamente após ARF (diminuição média 10% e 17,5%, respectivamente, p = 0,002 e <0,001). O valor médio do mapa de CDA da lesão foi de 2.79 x 10-3 mm2/seg pré-ARF, e após ARF diminui em média para 1.75 x 10-3 mm2/seg (p<0.001). A sobrevida mediana global foi de 34,7 meses. A ressonância magnética funcional através da captação de contraste e difusão pode prover uma estimativa subjetiva e objetiva da necrose coagulativa tissular e da desidratação celular na área ablada por radiofrequência. Quando combinada ao aumento no tamanho do tumor, podem atuar como um marcador adicional de resposta tumoral.

Ground vibration generated by trains in underground tunnels

A popular method used to reduce vibration transmitted from underground railways into nearby buildings is floating-slab track, whereby a concrete slab supporting the two rails is mounted on rubber bearings or steel springs to isolate it from the tunnel invert. This paper adds a track model to a previously developed three-dimensional tunnel model in order to assess the effectiveness of floating-slab track. A slab beam coupled to the tunnel in the wavenumber domain, with the slab bearings represented by an elastic layer, is examined first. A second beam representing the two rails together is then coupled to the slab, and axle masses representing a train are added to the rail beam. Power-spectral densities and RMS levels of soil vibration due to random roughness-displacement excitation between the masses and the rail beam are calculated. Analytical techniques are used to minimise the computational requirements of the model. The results demonstrate the inadequacy of simple mass-spring and Winkler-beam models with rigid foundations for the assessment of the vibration-isolation performance of railway track. They suggest that the achievable insertion loss is modest and that floating the track slab may in fact cause increased transmission of vibration under certain conditions. © 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.