The role of different crucible materials on silicom ingots contamination

Tese de mestrado integrado, Engenharia da Energia e do Ambiente, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2017Esta dissertação apresenta uma revisão sobre a influência do material constituinte do cadinho, entre outros componentes, na quantidade de impurezas presente em lingotes de silício multicristalino, obtidos por solidificação direcional. Seguidamente, são apresentadas medidas propostas para a sua mitigação. Na obtenção de lingotes com baixas concentrações de impurezas, parâmetros como o nível de pureza do cadinho e do filme de nitreto de silício são apontados. O filme é tipicamente aplicado nesta prática de para evitar a adesão do lingote ao cadinho. Juntamente, as condições de escoamento do silício em fase líquida e da atmosfera circundante são assinaladas como relevantes. Também neste trabalho, é desenvolvido um procedimento experimental através de tratamentos térmicos de pares de difusão, realizado na NTNU. O seu objetivo é a caraterização das difusividades de ferro e titânio num cadinho comercial de nitreto de silício. Este é uma alternativa reutilizável que tem vindo a ser proposta aos mais estabelecidos cadinhos de quartzo, que sofrem transições de fase na gama de temperaturas do processo, levando a uma súbita redução de volume que põe em causa a sua integridade. Para além do nitreto de silício permitir o crescimento de vários lingotes, é ainda, tipicamente, melhor condutor de calor. Tais aspetos levam a considerar uma redução dos custos de produção dos lingotes, do ponto de vista do investimento em cadinhos, bem como do gasto energético durante o processo. É, porém, necessário assegurar que as células fotovoltaicas sintetizadas a partir destes lingotes não são afetadas no ponto de vista da sua eficiência de conversão. Face a células de silício monocristalino, tem vindo a ser demonstrado que as perdas em silício multicristalino se devem à presença de defeitos na rede cristalina, que promovem a recombinação dos portadores de carga, principalmente sob a forma de deslocações e impurezas eletricamente ativas, onde se destacam o ferro e outros metais de transição. Por forma a reduzir a sua presença, diversas práticas são aplicadas durante a sintetização de matériaprima e componentes auxiliares de elevada pureza, no decorrer da recristalização e nas seguintes etapas. No contexto do trabalho experimental, o mecanismo de difusão de impurezas do cadinho para o silício ocorre durante a solidificação direcional. O estudo das difusividades no cadinho, por intermédio de pares de difusão, evita a deposição do filme antiaderente, assim como os gastos relativos à obtenção de lingotes. Estes são constituídos por uma amostra do cadinho, em contato com outra de silício monocristalino. Os materiais foram facultados pela STEULER SOLAR e o SINTEF, respetivamente. Para se manterem unidos durante o tratamento térmico, os pares são envolvidos com fio de kanthal, numa fase preliminar, permitindo o estudo do titânio, enquanto que para o ferro este fio é substituído por um peso de silício, obtido da porção do lingote de Czochralski, de onde se cortam as referidas amostras. As espessuras adequadas para as amostras de silício foram estimadas de acordo com a 2ª lei de Fick para temperaturas até 1350 ºC, com base na difusividade e solubilidade dos elementos referidos, descrita em silício por vários autores. Todavia, tal não se verifica para nitreto de silício, para o qual as publicações geralmente abordam filmes, resultantes da deposição química de vapor em substratos de silício, onde atuam como barreiras de difusão. Consequentemente, a sua estrutura cristalográfica difere consideravelmente da cerâmica em análise, levando a por em causa a sua aplicabilidade neste caso de estudo. Além disso, estes coeficientes ainda não foram publicados tanto para ferro, como para titânio. Após o tratamento térmico, os perfis de concentração das impurezas são analisados em corrente contínua através de espetrometria de massa por descarga luminescente (GD-MS), ao longo da espessura das amostras de silício. O mesmo não é feito para o cadinho que, por tratar-se de um isolante elétrico, requer outro método não disponível no decorrer dos trabalhos. Deste modo, com um ajuste à 2ª lei de Fick é possível estimar quantidade de impureza transportada para a amostra de silício, a partir da qual se obtém indiretamente o coeficiente de difusão na cerâmica. Eventualmente, pode também ser verificado o limite de solubilidade e a difusividade à temperatura do tratamento. Outro aspeto preponderante para determinar a difusividade no cadinho, é sua composição elementar, principalmente no que toca a ferro e titânio. A análise por espetrometria de massa por plasma acoplado indutivamente (ICP-MS) adequa-se ao limite de deteção exigido, pelo menos na ordem das ppbm. Todavia, a dissolução do nitreto de silício em soluções de ácido nítrico e fluorídrico resulta numa quantidade de sólidos superior à imposta pela técnica. Por esse motivo foi considerada a ficha técnica do fabricante. Os requisitos para estudos semelhantes com pares de difusão são sublinhados, seguidos de uma melhor descrição do mecanismo de difusão de titânio no cadinho. Os resultados sugerem que o procedimento experimental ainda carece de ajustes por forma a estudar ferro com sucesso, uma vez que há indícios de contaminação por fontes indesejáveis. A observação das amostras aponta para a presença duma fonte desconhecida, desde o instante anterior ao tratamento térmico. Esta possibilidade surge já que a difusão para as amostras ocorre a uma taxa muito mais rápida com temperaturas elevadas, do que durante o período de arrefecimento. Questionando se os refratários no interior do forno fossem a fonte, a contaminação deveria ser mais percetível nos tratamentos com períodos mais longos, devido à exposição prolongada. No entanto, este não é sempre o caso. Como causas mais prováveis assinalam-se a hipotética presença de partículas com ferro nas superfícies do laboratório, onde se realizam outros tratamentos térmicos. O contato com os pares de difusão ocorreu antes do aquecimento, devido às medidas de segurança impostas pelas elevadas temperaturas, justificando o uso de luvas de proteção e pinça. Um método de diferenças finitas foi criado para estimar a difusividade de titânio a partir dos perfis de concentração em função da espessura. Este simula o efeito das condições de tratamento no par de difusão, de acordo com a 2ª lei de Fick, até que a quantidade de titânio encontrada na amostra de silício corresponda à contaminação estimada a partir dos valores detetados pela técnica de pulverização catódica. No entanto, a importância duma análise de reprodutibilidade emerge da possibilidade de existir uma fonte de contaminação não considerada e da ocorrência de fraturas nas amostras do cadinho, coincidentes com o uso do fio de kanthal. Partindo das especificações do fabricante para a composição do cadinho (1 ppmm para titânio), três cenários são propostos para obter coeficientes de difusão de titânio. Um primeiro cenário, de estimativa por defeito, considera a concentração média de titânio no silício segundo as medições de GD-MS e assume regiões não detetadas como zeros. Deste calculam-se coeficientes de difusão entre 10-15 e 10-13 m2/s, na faixa de 1200 a 1350 °C. Isto significa que a difusão de titânio no cadinho é provavelmente superior a esses valores, caso o seu conteúdo no cadinho se situe entre 0,5 e 1,5 ppmm. Tal deve-se à quantidade de impurezas não contabilizada numa secção junto à interface, removida durante a prépulverização, que visa excluir contaminantes que possam ter vindo a depositar-se após o tratamento térmico. Um segundo cenário usa o primeiro valor detetado, o mais próximo da interface, para descrever pontos em falta junto à superfície, sendo conservador relativamente ao perfil decrescente sugerido pela 2ª lei de Fick. Finalmente, o terceiro recorre a um ajuste dos perfis de GD-MS com a solução particular desta lei para uma fonte inesgotável. De ambos resultam difusividades entre 10-14 e 10-12 m2/s, no mesmo intervalo de temperatura.This work reviews the role of crucibles made from different materials in the addition of impurities to multicrystalline silicon ingots produced by the directional solidification technique. Moreover, it comprises efforts made on the characterization of the solid-state diffusion mechanism of iron and titanium impurities in a slip-cast silicon nitride crucible, as a substitute for the currently used silica crucibles. This is done by heat-treating diffusion couples at NTNU, with samples from the crucible, without coating, behaving as an impurity source, and from Czochralski silicon, provided by SINTEF. Glow discharge mass spectrometry (GD-MS), also facilitated by NTNU, is employed to obtain concentration vs depth profiles of the impurities. By this means, the intent is to figure out indirectly how the impurities diffuse inside the crucible material. The requisites for future similar diffusion couple studies are underlined, followed by a better understanding of the titanium diffusion in this silicon nitride crucible. A finite difference method, simulating the effect of the treatment conditions in the diffusion couple, solves Fick’s 2nd law until the resulting amount of titanium found in the silicon sample matches the contamination estimated through the sputtering technique. Challenges regarding crucible cracking and eventually unaccounted contamination call for a reproducibility analysis, preferably comprising annealing periods longer than 1 hour at 1200 ºC or higher. Relying on deductions from the manufacturer’s specifications for the crucible’s composition, three scenarios are proposed to achieve diffusivity estimates for titanium in the crucible material. A first low end scenario, considering the average titanium concentration in silicon, based on the GD-MS measurements and assuming non-detected regions as zeros, suggests diffusion coefficients among, at least, 10-15 and 10-13 m2/s, in the range of 1200 to 1350 ºC. A second scenario uses the detected value nearest to the interface to describe the missing data near the surface, being conservative regarding the decreasing profile suggested by Fick’s 2nd law. Finally, the third resources to curve fitting of the GD-MS profiles with the particular solution of this law for an inexhaustible source. Both lead to diffusivities of 10-14 and 10-12 m2/s, for the same temperature interval

Evaluating interaction networks : an analysis based on scientific data from YouTube

Redes sociais face aos desafios num mundo global / coordenação [de] Joaquim Manuel Rocha Fialho, e outros. - Lisboa : Universidade Lusíada. 2023. - ISBN 978-989-640-249-5 - P. 259-265

Impact of telemedicine on the management of heart failure patients during coronavirus disease 2019 pandemic

Aims: Chronic heart failure (HF) is a major comorbidity accounting for an increased severity and mortality related to coronavirus disease 2019 (COVID-19). To reduce the risk of COVID-19 in HF patients, telemedicine has been encouraged. Methods and results: During the COVID-19 pandemic, telemedical management with mainly over-the-phone appointments became a major strategy of follow-up of our HF clinic patients. Previously, the large majority of patients have been seen in the hospital with direct patient-provider contact. We compared both strategies of follow-up, in pre-pandemic (PPP) and pandemic (PP) periods, regarding total mortality and hospitalizations/emergency department (ED) visits due to HF exacerbation. We prospectively studied a cohort of 196 patients. The mean follow-up time in PPP was 1.4 years. In this period, 20 patients died. In PP (follow-up of 71 days), there was one additional death. Total mortality in the first year of follow-up was 12.0%, matching the mortality predicted by the Meta-Analysis Global Group in Chronic Heart Failure score. Considering hospitalizations/ED visits due to decompensated HF, there was no statistically significant difference between PPP and PP. Only one patient was diagnosed with COVID-19. Conclusions: In the light of an increase in telemedical management of this cohort of HF patients, we were able to maintain a low rate of admissions due to HF decompensation, without an increment in mortality. Regarding these results, we encourage the incremental use of telemedicine in HF patients in the context of this or future pandemics and also in situations in which physical consultation might not be possible due to logistic issues.publishersversionpublishe

Open-Air Cold Plasma Device Leads to Selective Tumor Cell Cytotoxicity

The need for effective and safe therapies for cancer is growing as aging is modifying its epidemiology. Cold atmospheric plasma (CAP) has gained attention as a potential anti-tumor therapy. CAP is a gas with enough energy to ionize a significant fraction of its constituent particles, forming equal numbers of positive ions and electrons. Timely-resolved output voltage measurement, emission spectroscopy, and quantification of reactive species (RS) in plasma-activated media (PAM) were performed to characterize the physical and chemical properties of plasma. To assess the cytotoxicity of cold atmospheric plasma in human tumors, different cell lines were cultured, plated, and exposed to CAP, followed by MTT and SRB colorimetric assays 24 h later. Human fibroblasts, phenotypically normal cells, were processed similarly. Plasma cytotoxicity was higher in cells of breast cancer, urinary bladder cancer, osteosarcoma, lung cancer, melanoma, and endometrial cancer. Cytotoxicity was time-dependent and possibly related to the increased production of hydrogen peroxide in the exposed medium. Sixty seconds of CAP exposure renders selective effects, preserving the viability of fibroblast cells. These results point to the importance of conducting further studies of the therapy with plasma

MAMMALS IN PORTUGAL : A data set of terrestrial, volant, and marine mammal occurrences in P ortugal

Mammals are threatened worldwide, with 26% of all species being includedin the IUCN threatened categories. This overall pattern is primarily associatedwith habitat loss or degradation, and human persecution for terrestrial mam-mals, and pollution, open net fishing, climate change, and prey depletion formarine mammals. Mammals play a key role in maintaining ecosystems func-tionality and resilience, and therefore information on their distribution is cru-cial to delineate and support conservation actions. MAMMALS INPORTUGAL is a publicly available data set compiling unpublishedgeoreferenced occurrence records of 92 terrestrial, volant, and marine mam-mals in mainland Portugal and archipelagos of the Azores and Madeira thatincludes 105,026 data entries between 1873 and 2021 (72% of the data occur-ring in 2000 and 2021). The methods used to collect the data were: live obser-vations/captures (43%), sign surveys (35%), camera trapping (16%),bioacoustics surveys (4%) and radiotracking, and inquiries that represent lessthan 1% of the records. The data set includes 13 types of records: (1) burrowsjsoil moundsjtunnel, (2) capture, (3) colony, (4) dead animaljhairjskullsjjaws, (5) genetic confirmation, (6) inquiries, (7) observation of live animal (8),observation in shelters, (9) photo trappingjvideo, (10) predators dietjpelletsjpine cones/nuts, (11) scatjtrackjditch, (12) telemetry and (13) vocalizationjecholocation. The spatial uncertainty of most records ranges between 0 and100 m (76%). Rodentia (n=31,573) has the highest number of records followedby Chiroptera (n=18,857), Carnivora (n=18,594), Lagomorpha (n=17,496),Cetartiodactyla (n=11,568) and Eulipotyphla (n=7008). The data setincludes records of species classified by the IUCN as threatened(e.g.,Oryctolagus cuniculus[n=12,159],Monachus monachus[n=1,512],andLynx pardinus[n=197]). We believe that this data set may stimulate thepublication of other European countries data sets that would certainly contrib-ute to ecology and conservation-related research, and therefore assisting onthe development of more accurate and tailored conservation managementstrategies for each species. There are no copyright restrictions; please cite thisdata paper when the data are used in publications.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Search for dark matter produced in association with bottom or top quarks in √s = 13 TeV pp collisions with the ATLAS detector

A search for weakly interacting massive particle dark matter produced in association with bottom or top quarks is presented. Final states containing third-generation quarks and miss- ing transverse momentum are considered. The analysis uses 36.1 fb−1 of proton–proton collision data recorded by the ATLAS experiment at √s = 13 TeV in 2015 and 2016. No significant excess of events above the estimated backgrounds is observed. The results are in- terpreted in the framework of simplified models of spin-0 dark-matter mediators. For colour- neutral spin-0 mediators produced in association with top quarks and decaying into a pair of dark-matter particles, mediator masses below 50 GeV are excluded assuming a dark-matter candidate mass of 1 GeV and unitary couplings. For scalar and pseudoscalar mediators produced in association with bottom quarks, the search sets limits on the production cross- section of 300 times the predicted rate for mediators with masses between 10 and 50 GeV and assuming a dark-matter mass of 1 GeV and unitary coupling. Constraints on colour- charged scalar simplified models are also presented. Assuming a dark-matter particle mass of 35 GeV, mediator particles with mass below 1.1 TeV are excluded for couplings yielding a dark-matter relic density consistent with measurements

Mammals in Portugal: a data set of terrestrial, volant, and marine mammal occurrences in Portugal

Mammals are threatened worldwide, with ~26% of all species being included in the IUCN threatened categories. This overall pattern is primarily associated with habitat loss or degradation, and human persecution for terrestrial mammals, and pollution, open net fishing, climate change, and prey depletion for marine mammals. Mammals play a key role in maintaining ecosystems functionality and resilience, and therefore information on their distribution is crucial to delineate and support conservation actions. MAMMALS IN PORTUGAL is a publicly available data set compiling unpublished georeferenced occurrence records of 92 terrestrial, volant, and marine mammals in mainland Portugal and archipelagos of the Azores and Madeira that includes 105,026 data entries between 1873 and 2021 (72% of the data occurring in 2000 and 2021). The methods used to collect the data were: live observations/captures (43%), sign surveys (35%), camera trapping (16%), bioacoustics surveys (4%) and radiotracking, and inquiries that represent less than 1% of the records. The data set includes 13 types of records: (1) burrows | soil mounds | tunnel, (2) capture, (3) colony, (4) dead animal | hair | skulls | jaws, (5) genetic confirmation, (6) inquiries, (7) observation of live animal (8), observation in shelters, (9) photo trapping | video, (10) predators diet | pellets | pine cones/nuts, (11) scat | track | ditch, (12) telemetry and (13) vocalization | echolocation. The spatial uncertainty of most records ranges between 0 and 100 m (76%). Rodentia (n =31,573) has the highest number of records followed by Chiroptera (n = 18,857), Carnivora (n = 18,594), Lagomorpha (n = 17,496), Cetartiodactyla (n = 11,568) and Eulipotyphla (n = 7008). The data set includes records of species classified by the IUCN as threatened (e.g., Oryctolagus cuniculus [n = 12,159], Monachus monachus [n = 1,512], and Lynx pardinus [n = 197]). We believe that this data set may stimulate the publication of other European countries data sets that would certainly contribute to ecology and conservation-related research, and therefore assisting on the development of more accurate and tailored conservation management strategies for each species. There are no copyright restrictions; please cite this data paper when the data are used in publications