abstractshumberto/documents/track-2...the oxidation state for cerium is mainly tetravalent (+4),...

52
NSF EPSCoR RII Track 2 Joint Workshops ABSTRACTS November 78, 2011 Sheraton Old San Juan Hotel San Juan, P.R N E B R A S K A IDeA I N F PUERTO RICO

Upload: others

Post on 20-Feb-2021

2 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

  • NSF EPSCoR RII Track 2

    Joint Workshops

    ABSTRACTS

    November 7‐8, 2011 Sheraton Old San Juan Hotel 

    San Juan, P.R

    N E B R A S K A

    IDeAI NFP  U  E  R  T  O       R  I  C  O 

  • University of Nebraska

  • Institution: University of Nebraska ‐ Lincoln 

    Department: Physics and Astronomy 

    Title: The effect of BaTiO3 ferroelectric polarization on orbital magnetism and magnetocrystalline anisotropy of Fe thin films with Cu capping layer 

    Abstract: 

     Correlations  between  magnetocrystalline  anisotropy  energy  (MAE),  ferroelectric  (FE) polarization,  and  orbital  magnetic  moment  are  studied  for  ferroelectric/ferromagnetic heterostructures  consisting  of  barium  titanate  (BaTiO3)  and  thin‐film  iron  (Fe). Using  first‐principles  calculations we  investigated  six different geometries of  the BaTiO3/Fe  system,  in particular with 1, 3,  and  5 monolayers of  Fe with  either  a  free  vacuum  surface or Cu  as  a capping  layer. We show  that while  the presence of Cu effectively  removes  the difference  in MAE for opposite FE polarization directions in BaTiO3, in the case of a vacuum layer (instead of  Cu)  there  is  a  large MAE  change  (~20%)  upon  switching  of  the  polarization  sign.  This  is explained  by  analyzing  the  correlation  between  MAE  and  orbital  magnetic  moments  for different geometries and opposite polarization directions. We show that the magnetoelectric coupling  between  MAE  and  FE  polarization  is  directly  linked  to  the  degree  of  the magnetoelectric coupling between orbital moment and FE polarization.  

    Author: Pavel  Lukashev

  • Institution: University of Nebraska ‐ Lincoln 

    Department: Physics and Astronomy 

    Title: Highly spin‐polarized conducting state at the interface between nonmagnetic band insulators: LaAlO3/FeS2(001) 

    Abstract: 

     First‐principles  density  functional  calculations  demonstrate  that  a  spin‐polarized  two‐dimensional  conducting  state  can  be  realized  at  the  interface  between  two  non‐magnetic band  insulators.  The  (001)  surface  of  the  diamagnetic  insulator  FeS2  (pyrite)  supports  a localized  surface  state deriving  from Fe d‐orbitals near  the  conduction band minimum. The deposition of a few unit cells of the polar perovskite oxide LaAlO3  leads to electron transfer into  these  surface bands,  thereby  creating  a  conducting  interface. The occupation of  these narrow bands  leads  to  an exchange  splitting between  the  spin  sub‐bands,  yielding  a highly spin‐polarized  conducting  state  distinct  from  the  rest  of  the  non‐magnetic,  insulating  bulk. Such an interface presents intriguing possibilities for spintronics applications.  

    Author: J. D.  Burton

  • Institution: University of Nebraska at Omaha 

    Department: Physics 

    Title: Effect of Nitrogen doping on electronic and photocatalytic properties of TaON 

    Abstract: 

     First  principle  calculations  of  electronic  structure  of  TaON  as  function  of  nitrogen concentration are performed. TaON  is uniquely versatile material, with possible applications as  visible‐light  responsive  photocatalyst,  charge  capacitors  in  memory  devices,  and  gate oxides in microelectronic devices. 

    We  find  that  the position of  conduction  and  valence band  can  be modified  by  varying  the nitrogen concentration  in TaON. The   bandgap decreases monotonically with the  increase of the nitrogen concentration. 

    Future studies will  include Cs2Nb4O11 and  its modifications and  include Z‐scheme of photo‐catalysis.  

      

    Author: Renat  Sabirianov

  • Institution: University of Nebraska at Omaha 

    Department: Physics 

    Title: Giant Electromechanical Response in Graphene Nanoribbons 

    Abstract: 

     First principles quantum mechanical  calculations have been performed    to  investigate    the  effect  of  twist  on  the  electronic, magnetic  and  transport  properties  of    a  zigzag  graphene nanoribbon    (ZGNR).    We  examine  the  local  magnetic  moments    and  the  quantum conductance    of  twisted  ZGNR  in  its  ground  state  (antiferromagnetic)  and  in  case  of ferromagnetic  spin  orientations.  We  observe  electromechanical  switch  via  twisting  a ferromagnetic  ZGNR in hypothetical ferromagnetic nanoribbons.  

    Author: Nabil  M. Al‐Aqtash

  • Institution: University of Nebraska Lincoln 

    Department: chemistry 

    Title: Structural Transition of Gold Clusters during Soft Landing on TiO2 Surface and its Effect on CO Oxidation 

    Abstract: 

     Small gold  clusters and nanoparticles being excellent  catalysts  in many  important  chemical reactions, such as CO oxidation, hydrogenation, and selective oxidation.The unique catalytic properties of gold clusters are enhanced by many effects: one factor  is the structure‐activity relationship  (SAR)  of  gold  clusters.“Soft  landingâ€�  technology  is  used  to  reduce  the momentum of gold cluster dropping on the support can before  its  landing,  in order to avoid the cluster fragmentation during the collision on surface. Even though the collision between gold cluster and the support can still cause deformation and even isomer transition of the gold cluster.  In  this  work,  we  employed  ab  intio  molecular  dynamics  simulation  method  to investigate the collision between gold cluster and TiO2, as well as this deformation affection to the catalytic properties of gold clusters on support.  CO oxidation reaction is selected as the probe for the catalysis properties of the gold clusters.  

      

    Author: Hui  Li

  • Institution: University of Nebraska‐Lincoln 

    Department: Chemistry 

    Title: QM/MM/Continuum Style MP2 Molecular Dynamics Simulation of Excited States 

    Abstract: 

     A  combined  second  order Møller‐Plesset  perturbation  theory,  polarizable  force  field  and reaction  field  continuum  model  (MP2/MM/Continuum)  is  developed.  The  code  is implemented  in our QuanPol program (Quantum Chemistry Polarizable Force Field Program) in  the GAMESS package. This method  is  implemented  for closed  shell RMP2,  spin‐restricted open shell Z‐averaged ZAPT2 and spin‐unrestricted open shell UMP2 methods. Two schemes are  used  to model  the  continuum  reaction  field.  One  is  the  conventional  surface  charge scheme, and one is a novel direct scheme (similar to the image charge method). This method has been applied to study the S0 and T1 states of acetone in solvents.  

    Author: Dejun  Si

  • Institution: University of Nebraska‐Lincoln 

    Department: Chemistry 

    Title: QM/MM/Continuum style TDDFT molecular dynamics simulation methods 

    Abstract: 

     A  combined  time‐dependent density  functional  theory, polarizable  force  field  and  reaction field continuum model (TDDFT/MM/Continuum) is developed. The code is implemented in our QuanPol  program  (Quantum  Chemistry  Polarizable  Force  Field  Program)  in  the  GAMESS package. The solvatochromic shifts and photodynamics of a variety of organic and biological chromophores in solvents and proteins are studied.  

    Author: Nandun M. Thellamurege

  • Institution: University of Nebraska‐Lincoln 

    Department: Chemistry 

    Title: XAFS Study on Nanostructured Cerium Oxide: the Effect of Activation Temperature on the Microstructure and catalytic activity 

    Abstract: 

     Cerium oxide  (CeO2) has attracted considerable  interests because of  its complex electronic structures and wide applications such as heterogeneous catalysis and solid oxide fuel cells. In this talk, we will present our investigation of the effect of activation temperature on the local structure and catalytic activity of nanosized cerium oxide (nanoceria) made by hydrothermal processes. Nanoceria was activated from 200 ÂºC to 1000 ÂºC with an interval of 100 ÂºC. Ce L3 edge was used to  investigate the  local structure of cerium oxide due to  its simplicity and universal applicability. X‐ray absorption near edge  spectroscopy  (XANES)  study  showed  that the oxidation  state  for cerium  is mainly  tetravalent  (+4), even  if  the activation  temperature was as  low as 200 ÂºC. The crystallinity of the cerium oxide samples were found to  increase with an increase in activation temperature. Extended X‐ray absorption fine structures (EXAFS) spectra were fitted with a bulk cerium oxide core shell model by using FEFF 6.0. Coordination number, bond  length  and Debye‐Waller  factor of  first  three  shells were obtained  from  the EXAFS  analysis  as  a  function  of  activation  temperature.  The  crystals  approach  the  normal coordination at high temperatures. Also, carbon monoxide catalytic oxidation activity of these catalysts  was  evaluated  at  various  temperatures.  The  developed  procedure  for  the comparative analysis of structural parameters from the L3 edge spectra of Ce  in CeO2 could allow  further  structural  studies  of  catalytic  compounds  containing  cerium  surrounded  by oxygen atoms or other types of ligands.  

    Author: Yunyun  Zhou

  • Institution: University of Nebraska‐Lincoln 

    Department: Chemistry 

    Title: Developing QuanPol: Parallel computing algorithm of QM/MM using CPU/GPU 

    Abstract: 

     We develop and improve computing algorithm of QM/MM methods for Quanpol to perform parallel  calculation  on  CPUs/GPUs.  Neighbor  list  (NL)  is  commonly  used  in  force  field simulations to avoid unnecessary computation time in the calculation of intermolecular inter‐actions.  Recently,  we  develop  fast‐list method,  which  can  be  used  to  reduce  the  update frequency of  the neighbor  lists at a very  low computational cost. Compared  to  the method that  only  checks  the  displacements  of  individual  atoms,  the  fast‐list method  reduces  the update frequency by two times at virtually the same cost. We also investigate the adsorption, spectroscopic  and  excited‐states  properties  of  benzene  on  metal  surface  by  employing QM/MM methods in Quanpol.  

    Quanpol  (quantum  chemistry  polarizable  force  field)  program  is  integrated  in  the GAMESS package.  It  is a  full‐spectrum and  seamless QM/MM program  that  support all  standard QM methods such as HF, DFT, GVB, MCSCF, MP2 and TDDFT and MM methods such as CHARMM, AMBER, OPLS‐AA and user defined force field parameters. 

      

    Author: Fengchao  Cui

  • Institution: University of Nebraska‐Lincoln 

    Department: Holland Computing Center 

    Title: Track2 Activities at HCC 

    Abstract: 

     The Track2 co‐funded Linux cluster will be introduced with its hardware configuration and its usage by Track2 researchers.  

    Author: Jun  Wang

  • Turabo University

  • Institution: Turabo University 

    Department: Engneering 

    Title: Nanoscale Fabrication of the Ferroelectric Polymer Poly(vinylidene Fluoride with Trifluoroethylene) P(VDF‐TrFE) 75:25 Thin Films by Atomic Force Microscope Nanolithography 

    Abstract: 

     Thin  films  of  the  only  organic  ferroelectric  system,  poly(vinylidene  fluoride  with trifluoroethylene)  P(VDF‐TrFE)  75:25  layers  have  been  deposited  on  Highly Order  Pyrolytic Graphite  (HOPG) and Silicon Dioxide  (SiO2) by  the horizontal Schaefer method of Langmuir‐Blodgett (LB) techniques.  It is possible to â€œshaveâ€� or mechanically displace small regions of  the polymer  film by using Atomic Force Microscope Nanolithography  techniques  such as nanoshaving,  leaving swaths of surface area cut to a depth of 4 nm and 12 nm exposing the substrate.   The  results of  fabricating  stripes by nanoshaving  two holes  close  to each other, shows  a  limit  in  “stripesâ€� widths  of  average  153.29  nm  and  177.67  nm  that  can  be produced.   Due to the  lack of adhesion between the substrates and the polymer film P(VDF‐TrFE)  smaller  “stripesâ€�  of  P(VDF‐TrFE)  cannot  be  produced,  it  can  be  shown  by  the sequencing of nanoshaved regions, â€œstripesâ€� of thin films can be removed  

    Author: Omar  Vega‐Manzano

  • Universidad Metropolitana

  • Institution: Universidad Metropolitana 

    Department: Science and Technology 

    Title: PbSe Nanocrystal Excitonic Solar Cells 

    Abstract: 

     Colloidal  semiconductor nanocrystals  (NCs) potentially offer major benefits  as photovoltaic materials  in  next‐generation  solar  cells.  Synthetic  adjustments  in  the  NC  size,  shape,  and composition provide control over electronic and optical properties.  Photovoltaic devices were fabricated  from  PbSe  NC  films  sandwiched  between  layers  of  ZnO  nanoparticles  and PEDOT:PSS  films.    The  device  I‐V  characteristics  suggest  charge  separation  mechanisms consistent with signatures of excitonic solar cells.  I‐V curves shows an increase of 3.4 % under a  1‐sun  power  conversion  efficiency.    This  poster  will  show  preliminary  results  how  the particle size can affect solar cell performance.  

    Author: Mitk'El B. Santiago

  • University of Puerto Rico

  • Institution: University of Puero Rico 

    Department: Physics 

    Title: Non‐equilibrium coherent potential approximation for electron transport 

    Abstract: 

     We  generalize  the  coherent  potential  approximation  (CPA)  for  non‐equilibrium  electron transport. This new approach, based on the non‐equilibrium Green function formalism, does not require summing scattering diagrams to infinite order (vertex corrections) and provides an efficient way to find transport properties of disordered systems. We prove that the proposed approach is equivalent to the standard CPA with vertex corrections to infinite order.  

      

    Author: Alan  Kalitsov

  • Institution: University of Puerto Rico 

    Department: Chemical Engineering 

    Title: Guided Motion of Self‐Propelled Magnetic Colloidal Particles by Brownian Dynamics Simulation 

    Abstract: 

     Self‐propulsion of artificial nano‐ and microscale objects by  the  transformation of chemical energy  into motion  is one of  the most  fascinating and exciting challenges currently studied. Intense  investigations about  this have been developed due  to  their potential application  in diverse  areas  of  nanotechnology. However,  it  has  been  shown  in  recent  experiments  that autonomous  motion  of  the  so‐called  “catalyticâ€�  motors  is  hindered  by  their  rotary Brownian motion and  thus preventing  its potential  to be  fully  realized. On  the other hand, such  limitation could be relaxed with colloidal particles sensitive to external magnetic fields. The  present  study  investigates  the  long‐time  diffusive  behavior  of  a  catalytically  driven â€œmagneticâ€� colloidal particle immersed in a dispersion of reactant particles subject to a magnetic  field  using  Brownian  dynamics  simulations.  The  strength  of  the magnetic  field  is controlled by the Langevin parameter, which physically measures the relative  importance of magnetic to Brownian torques, and dictates the spatiotemporal behavior of the particle. The rotational and translational self‐diffusivity  is measured  for different surface reaction speeds, particle  sizes,  reactant  particle  concentrations, magnetic  dipole  orientations,  and  Langevin parameters.  

      

    Author: Glenn Cooper Vidal‐Urquiza

  • Institution: University of Puerto Rico 

    Department: Physics 

    Title: Fe‐Anchored Graphene Oxide: A Low‐Cost and Easily Accessible Catalyst for Low‐Temperature CO Oxidation 

    Abstract: 

     By means of first‐principles computations, we  investigated the catalytic capability of the Fe‐anchored  graphene oxide  (Fe‐GO)  for CO oxidation with O2.  The high  energy barrier of  Fe atom diffusion on GO,  and  the  strong binding  strength of  Fe  anchored on GO  exclude  the metal clustering problem and enhance the stability of the Fe‐GO system. The Fe‐anchored GO exhibits good catalytic activity for CO oxidation via the favorable Eley‐Rideal (ER) mechanism with a two‐step route, while the Langmuir‐Hinshelwood (LH) mechanism  is not kinetically or thermodynamically favorable. The low‐cost Fe‐anchored GO system can be easily synthesized, and serve as a promising green catalyst for low‐temperature CO oxidation.  

    Author: Fengyu  Li

  • Institution: University of Puerto Rico 

    Department: Physics 

    Title: Observation of direct magnetoelectric effect for Ba0.7Sr0.3TiO3/La0.7Sr0.3MnO3 thin film heterostructures 

    Abstract: 

     A  robust magnetoelectric  (ME)  response  is  essential  in multiferroic  thin  films  for  the ME based  nonvolatile  memory  elements.  We  report  the  ME  effect  in Ba0.7Sr0.3TiO3/La0.7Sr0.3MnO3 (BST/LSMO) bilayer and (BST/LSMO)n superlattice (SLs) thin films  grown  by  pulsed  laser  deposition  technique.  A  maximum  out‐of‐plane  ME  voltage coefficient  (ï�¡E,33)  of  213  was  observed  for  the  bilayer  whereas  SLs  structures  showed highest in‐plane ME coefficient (ï�¡E,31) ~ 247 mV/cm.Oe for low periodicity and out‐of‐plane ME coefficient (ï�¡E,33) ~ 300 mV/cm.Oe  for 24 nm periodicity. Experimental data fitted well with  the  modified  free  body  Harshe’s  model.  These  ME  values  show  a  step  forward towards  the  realization  of  ME  based  multistate  memories  and  dual  read‐write  devices elements.  

    Keywords: Magnetoelectric, piezoelectric, magnetostrictive, bilayer and superlattice. 

      

    Author: Ricardo   Martinez‐Valdes

  • Institution: University of Puerto Rico 

    Department: Physics 

    Title: TRANSPORT PROPERTIES OF DISORDERED GRAPHENE 

    Abstract: 

     Due  to  the  electronic  properties  and  flexibility,  the  crystalline  graphene  has  been  wide studied in the past few years from the point of view of different approaches been remarkable the  tight‐binding  approximation.  This model work  fine  for  this material  and  it  is  preferred among other by its simplicity. In this poster we present some of the main features for ordered graphene and the methodology that we will be following in order to have some understanding about  the  changes  that  impurities  introduce  in  the  transport  properties  of  graphene.  The Coherent Potential Approximation (CPA) will be the used approach in our study.  

    Author: Whasington  Silvestre‐Alcantara

  • Institution: University of Puerto Rico 

    Department: Physics 

    Title: Phase transitions of New Room‐Temperature Magnetoelectric Single Phase Material 

    Abstract: 

     Mixing 60‐70% lead zirconate  

    Author: Dilsom A. Sanchez

  • Institution: University of Puerto Rico 

    Department: Physics 

    Title: Real Time Growth Process Monitoring and Magnetoptic Properties of GaN:Er Thin Films 

    Abstract: 

     The  rare‐earth  (RE)  doped  GaN  semiconducting  materials  are  promising  candidates  for spintronic and optoelectronic applications. The higher magnetic moment of RE ions compared to  the  transition metal  ions makes RE‐doped GaN as materials of choice  for dilute magnetic semiconductor. RE‐doped GaN materials have  shown  the ability  to  tune  the direct bandgap from the ultraviolet through visible to the near  infrared region.   GaN:Er   thin films are great interest because of their emission in visible regime.   The  main  objective  of  our  work  is  to make Er‐doping in GaN both magnetically and optically active at room temperature. Here we report, the magnetic and optical properties Er+3 â€“doped GaN epitaxial thin films grown by molecular  beam  epitaxy  (MBE).  Thin  films  of  GaN:Er    have  been  grown  on  Si  (1111)  and Sapphire  (0001)  substrates  using  MBE.    The  growth  process  was  monitored      in  situ  by reflection high energy electron diffraction (RHEED). The doping concentration and elemental analysis  have  been  calculated  from  the  x‐ray  photoelectron  spectroscopy  (XPS).    X‐ray diffraction and atomic  force microscopy  (AFM) were used  to examine  the phase purity and smoothness of the films. The concentration and mobility of carriers were calculated from the Hall  effect measurements.  The magnetic  properties  of GaN:ErYb  thin  films were measured using SQUID and magnetotransport measurements. The optical properties of  the  films were analyzed  by  photoluminescence  (PL)  and  cathodoluminescence  spectroscopy  (CL).  The magnetic  and optical properties of  the GaN:Er    films will be  compared with Yb‐doped GaN films and will be discussed in details.  

    Author: Ratnakar   Palai

  • Institution: University of Puerto Rico 

    Department: Physics 

    Title: Electrical characteristics of Lanthanide compound LaGdO3 gated MOS capacitors for logic devices. 

    Abstract: 

     Ultra‐thin layers of SiO2 to SiONx (ï�¥r= 3.9 to 7) upheld the down‐scaling of transistors and the  resulting  advances  in  integrated  circuit  technologies  had  given  us  computers  with powerful processing capabilities due to high‐speed/high‐density memories and processors.  In the case of processors, it served well so far as a high quality dielectric layer by sustaining high electric  field with  low  leakage  current,  to  strongly modulate  the  channel  conductance  for various  technology  nodes(≥45nm).  However,  below  45  nm  technology  node  thickness reduction of SION for further scaling was not considered due to excessive leakage current by tunneling.  In  this  regard, Hf‐based oxides have proven  credential and HfSiON with medium dielectric constants ï�¥r(~15) was introduced in current technology node (32nm).  In order to achieve the long term goal (22 nm technology node or below), another class of dielectrics with even  higher  ï�¥r  (>20)  and  lower  leakage  currents  is  needed.  Rare‐earth  based  multi‐component  oxides  in  the  amorphous  state  are  being  considered  as  the  next  generation dielectrics after HfSiON and we have selected a new compound LaGdO3 for the present study. Amorphous LaGdO3 (LGO) films were prepared on SiOx/p‐Si(111) substrate using Pulsed Laser Deposition  (PLD)  technique  and  its  electrical  properties  have  been  studied.  The  equivalent oxide thickness (EOT) and gate leakage current density (Jg) were determined on metal‐oxide‐semiconductor  (MOS)  structures.  Capacitance‐Voltage  characteristics  showed  negligible hysteresis, ~8 mV. Capacitance at accumulation showed a systematic reduction with increase in  thickness.  The  dielectric  constant  obtained  from  the  slope  of  the  EOT  vs.  thickness was ~21.6 Â± 1.7, and the  interfacial capacity correspond to an EOT of ~1.8 Â± 0.3 nm, matching well with the interfacial SiOx layer thickness. LGO layers with EOT of 3nm had a Jg ~ 3 x 10‐8 A/cm2  at  accumulation  (Vg=VFB‐1).  The  estimated  interfacial  trap  density  at  the  flat  band voltage as determined by Lehovec method was in the range 1012 eV‐1cm‐2. Leakage current of  LGO  films were  lower  than  the  corresponding SiO2  film  for  the  same EOT. These  results show that LGO ultra thin films are promising high‐k gate insulators.  

    Author: Shojan P. Pavunny

  • Institution: University of Puerto Rico 

    Department: Physics 

    Title: Photovoltaic effect in a wide‐area semiconductor‐ferroelectric device 

    Abstract: 

     Millimeter‐diameter  planar  devices  of  glass/ZnO:Al/BiFeO3/La0.67Sr0.33CoO3  (LSCO)  heterostructures  were  fabricated  by  pulsed  laser  deposition  (PLD)  techniques.  Diode‐like behavior with high short‐circuit current (Isc ~ 4 microA/cm2) and open‐circuit voltage (Voc ~ 0.22  V)  was  obtained  under  the  illumination.  Impedance  spectroscopy  revealed  that electrode/dielectric  interface and grain‐boundary  conduction are mainly  responsible  for  the photo‐current. Electrode/dielectric  interface, grain boundary  impedance, and  low‐frequency ac conductivity change by almost three orders of magnitude under weak light. Relaxation time of  the photo‐carriers  changes  from 80 ms  to 96 micro  second  suggesting  that with optimal collecting instruments, one should expect currents several orders higher.  

    Author: Tanaji P. Gujar

  • Institution: University of Puerto Rico 

    Department: Physics 

    Title: Dependence of the Structural, Dielectric, and Ferroelectric properties with Periodicity and Composition in artificial BaTiO3/ (Ba,Sr)TiO3 superlattices 

    Abstract: 

     Artificially fabricated superlattices (SLs) constructed by alternate layers of different polar and non‐polar perovskites oxides BaTiO3 (BT), SrTiO3 (ST), LaAlO3 and PbTiO3 have been popular objects  of  investigations  over  the  past  few  years.  In  addition  to  novel  physics,  SLs  exhibit superior properties such as low‐loss, high dielectric constant, high polarization, and high Curie temperature  that make  them attractive  for  thin‐film device applications. Physical properties different from parent materials can be obtained  in the SL structure by modifying the  lattice, i.e. change in the unit cell, strain, and the lattice mismatches across the interface between the layers  and/or  at  the  film‐substrate  interface.  Local  stress  in  the  epitaxial  films  can  be controlled by several ways: varying the deposition conditions, the substrate, varying the film thickness, varying the thickness, or altering the lattice parameters by doping. Superlattices of BT/ST and BT/Ba(1‐x)SrxTiO3  (BT/BST) with  x =  (0, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 1) were grown on (001) MgO substrate by pulsed laser deposition techniques. The thin‐film stack was deposited by  alternately  focusing  the  beam  on  stoichiometric  BT,  ST,  and  BST  targets.  The  films’ modulation period (ï�Œ) in BTï�Œ/2/STï�Œ/2 SL was varied between ~16 Ã… 

  • superlattice  structure,  folded acoustic phonon doublets was observed  in  the  low‐frequency region  of  Raman  spectra  for  both  sets  of  SLs.  The  frequency  dependence  of  the  dielectric constant  and  loss  tangent  of  BT/BST  SLs  showed  almost  constant  high  values  of  dielectric constant ranging between 1000‐2000 below 10 kHz and relatively  low  loss tangent (~ 0.1) at frequencies below 10 kHz. All BT/BST SLs showed ferroelectric properties, nevertheless strong polarization  switching  with  well  saturated  hysteresis  was  observed  in  BT/Ba0.3Sr0.7TiO3 (BT/BST3070) and BT/Ba0.7Sr0.3TiO3 (BT/BST7030) at different frequencies. I‐V characteristic show a asymmetric behavior due to effect of the dissimilar top and bottom electrodes (Pt and La0.67Sr0.33MnO3),  however  the  superlattices  show  very  low  leakage  current  density  far above its coercive field. Temperature dependence of dielectric and ferroelectric properties of the SLs will be discussed.  

    Author: Nora  P. Ortega

  • Institution: University of Puerto Rico ‐ Cayey 

    Department: Physics 

    Title: Zinc Oxide aluminum doped as transparent conductive oxide 

    Abstract: 

     Zinc oxide doped with aluminum  (ZAO)  is one of  the  transparent  conductive oxides  (TCOs) being studied for energy harvesting applications.  Most recent efforts to increase conductivity ~ 104S/cm while maintaining high transparency, for specific layer thickness or other boundary parameters, have been unsuccessful as result of the  inability to activate dopants and control crystallinity  in  order  to  produce  large  free  carrier  concentration  and  high  mobility conditions.In this project it is proposed to synthesize ZAO using electrospinning techniques to study the parameters controlling generation of free carriers by doping, crystallinity and optical transparency.  Most  published  reports  on  electrospinning  deal  with  the  use  of  specific precursors and post‐fiber treatments to obtain the desired material characteristic‐properties, but  little effort has been placed  in understanding how precursor  solution  treatments  could affect them.   Both, classical and non‐classical crystallization mechanisms depend on reaction conditions  present  in  the  precursor  solution  such  as  reagent  chemistry  and  concentration, ionic strength and temperature10,11.  It is then proposed to use the synthesis of ZnO:AL as a model system to study how to control the nucleation and crystalline growth of the ZnO fibers and the Al doping effect.  

    Author: Wilfredo  Otaño

  • Institution: University of Puerto Rico ‐ Humacao 

    Department: Physics and electronics 

    Title: Electron properties of various nanosystems 

    Abstract: 

     Currently, molecular tunnel junctions are recognized as important active elements of various nanodevices. This gives a strong motivation to study  physical mechanisms controlling electron transport through molecules. Electron motion through a molecular bridge  is always   affected by  the environment, and  the  interactions with  the environment could change  the energy of the  travelling  electron.  Under  certain  conditions  these  inelastic  effects  may  significantly  modify    transport  characteristics.  In  the present work we describe  inelastic  and dissipative effects  in  the  electron  transport  occurring  due  to  the  molecular  bridge  vibrations  and stochastic thermally activated ion motions.  

    Author: Natalya A. Zimbovskaya

  • Institution: University of Puerto Rico ‐ Humacao 

    Department: Physics and Electronics 

    Title: Photoelectron Spectroscopy Studies in Ferroelectric Organics and Inorganic Materials; An Experimental Approach 

    Abstract: 

     Photoelectron spectroscopy is a valuable experimental technique that allows the study of  the electronic band  structure  for different  types of materials. Thin  films of GdN deposited on a LaAl2O3 substrate and     organic Poly(vinylidene fluoride) PVDF/Poly(3‐Hexylthiophene) P3HT Polymer blender were studied using x‐ray and ultraviolet photoemission spectroscopy. Inverse photoemission  spectroscopy was  also  performed  providing  information  on  the  unoccupied electron states and the electronic band gap of these materials. 

      

    Author: Manuel Andres Bonilla

  • Institution: University of Puerto Rico ‐ Humacao 

    Department: Physics and Electronics 

    Title: Dipole‐dipole Interaction in Zwitterions On Gold and Graphene Substrates 

    Abstract: 

     We  have  adsorbed  zwitterion  molecules  with  large  dipoles  (about  10  Debyes  for  each molecule)  on  two  very  conducting  substrates:  gold  and  graphene.  The  goal  is  to  ascertain whether  the  interaction of  these strongly dipolar molecules  is  the same on  these otherwise highly conducting substrates. 

      

    Author: Godohaldo J. Perez

  • Institution: University of Puerto Rico ‐ Mayaguez 

    Department: Chemical Engineering 

    Title: DFT Study of the Interaction of CO2 and Epoxides with Metal Salen Catalysts 

    Abstract: 

     Few  chemical  processes  have  proven  successful  in  using  CO2  as  a  feedstock  in  chemical reactions. While  CO2  is  abundant  and  nontoxic,  its  stability  imposes  a  challenge  in  finding routes for  its effective use. Some transition metal salen complexes can catalyze the coupling reaction of CO2 with epoxides to produce either cyclic carbonates or polycarbonates via two competing reactions. We have used density functional theory calculations to understand how these reactions proceed and  to unravel  the role of  the catalyst on  these systems.   We have studied the adsorption of CO2 and ethylene oxide onto six metal salen complexes (Co, Cr, Fe, Mn,  Zn,  Al)  using  the  unrestricted OPBE  functional  along with  the  effective  core  potential LANL2DZ  for  the  basis  set.  Geometrical  optimizations  were  carried  out  beginning  with  a variety  of  different  conformations  and  frequency  calculations  were  used  to  verify  that structures lie in an energy minimum.  

    Author: Maria C. Curet‐Arana

  • Institution: University of Puerto Rico ‐ Mayaguez 

    Department: Chemical Engineering 

    Title: Active microrheology of chemically active particles 

    Abstract: 

     We consider a long‐time self‐diffusivity of a catalytic particle pushed through a dispersion of reactant particles by  an  external  force. Chemical  reaction of  the  first  kind  takes place  at  a surface of contact between the catalytic and a reactant particle. 

    The  long‐time  self‐diffusivity  as  a  function of  the Peclet number  (a measure of  an external force) and Damkohler number (a dimensionless reaction rate)  is analyzed. Both  increase and decrease in the self‐diffusivity are possible depending on the parameter range.  

    Author: Sergey  Shklyaev

  • Institution: University of Puerto Rico ‐ Mayaguez 

    Department: Chemistry 

    Title: Synthesis of ZnO thin film nanostructures for applications in logic and memory devices 

    Abstract: 

     The  goal  of  this  project  is  to  study  the  synthesis  of  ZnO  thin  film  nanostructures  for applications  in  logic and memory devices.   The nanostructures are being prepared using sol‐gel and sputtering deposition techniques with the aim of creating a stable room temperature diluted magnetic  semiconductor  (DMS).The  project  effort  is  directed  toward  distinguishing between  structural  and  compositional  effects  on  carrier  concentration  and multifunctional response.    Sol‐gel  and  sputtering  deposition  techniques  have  great  potential  in  industrial applications because they provide a well established process for coating  large areas and the possibility of obtaining  films with uniform  thickness.   The challenge  is  the  synthesis of  films with high quality crystallinity using these techniques.  The first objective of the proposed work is  to  investigate  the  use  of  processing  parameters  to  increase  crystalline  perfection.  For sputtering  deposition  these  parameters  include  substrate  temperature,  flux  of  reacting materials, and energy and momentum transfer.  For sol‐gel deposition, the type of substrate, the pre‐ and post heat treatment and type of solvent used are process parameters that affect the thin film crystallinity.   The second objective  is to  introduce variations  in these processing parameters  to  produce  systematic  changes  in  defect  density  that  will  shed  light  on  the mechanism  responsible  for  the  ferromagnetic  behavior.  The  third  objective  is  to  introduce transition metal dopants in the ZnO films with different defect densities to correlate changes in carrier concentration and possible ferromagnetic behavior with doping and crystal quality.  

    Author: Nelson  Granda

  • Institution: University of Puerto Rico ‐ Mayaguez 

    Department: Physics 

    Title: Modeling electron transport properties of nanostructures 

    Abstract: 

     In  this  poster,  we  present  our  work  on  modeling  electron  transport  properties  of nanostructures,  including  theoretical  investigation  of  modeling  dynamic  transport,  wave‐packet  dynamics  in  graphene,  and  computational  simulation  of  electric  and  magnetic properties of graphene few layers.  

    Author: Junqiang  Lu

  • Institution: University of Puerto Rico ‐ Mayaguez 

    Department: Physics 

    Title: Effect of Vanadium Ions on the Functional Properties of Nanocrystalline Zinc Oxide 

    Abstract: 

     Transition metal ion‐doped ZnO, also known as diluted magnetic semiconductor, may exhibit a  ferromagnetic  behavior  due  to  the  effective  incorporation  of  dopant  species  in  the  host oxide  structure  and  the  subsequent  exchange  interactions  between  available  spins.  This ferromagnetic  functionality will  enable  the  application  of  this material  in  data  storage  and spintronics‐based devices. On this basis, a systematic study was carried out to determine the effect of  composition  and  crystal  size on  the  structural, optical  and magnetic properties of pure and Vanadium‐doped ZnO nanocrystalline powders and  films  in  the 0.0 at%‐1.0 V‐at% range. Powders and  films were synthesized via a sol‐gel approach, where ethanolamine was used  to  increase  the  viscosity  of  the  precursor  solutions  and  promote  the  adhesion  of resulting  films  on  quartz  or  Silicon  substrates.  TGA‐DTA  measurements  suggested  the complete  formation  of  the  oxide  structure  at  temperatures  above  350ºC  in  air.  X‐ray diffractometry  verified  the  development  of  the  ZnO  host  structure  after  annealing  of  the precursors in air. The average crystallite size in thin films varied from 11nm to 23nm when the samples were annealed  fin air or one‐hour  in  the  temperature  range between 450ºC and 550ºC. UV‐vis  and photoluminescence, PL, measurements  confirmed  the  formation of  the host oxide with a PL  intensity that was strongly dependent on the contents of the Vanadium dopant. Room‐temperature magnetic measurements, carried out in a squid system, evidenced the  ferromagnetic behavior  in  the  samples depending on  the Vanadium  concentration  and annealing temperature.  

    Author: Marco A. Gálvez‐Saldaña

  • Institution: University of Puerto Rico ‐ Mayaguez 

    Department: Physics 

    Title: Annular wave packets at Dirac points in graphene 

    Abstract: 

     Wave packets  in graphene whose central wave vector  is at Dirac points are  investigated by numerical  calculations.  Starting  from  an  initial Gaussian  function,  these wave packets  form into annular peaks  that propagate  to all directions  like  ripple‐rings on water surface. At  the beginning, electronic probability alternates between the central peak and the ripple‐rings and transient oscillation occurs at the center. As time increases, the ripple‐rings propagate at the fixed  Fermi  speed,  and  their widths  remain  unchanged.  The  axial  symmetry  of  the  energy dispersion  leads  to  the circular symmetry of  the wave packets. The  fixed speed and widths, however, are attributed to the linearity of the energy dispersion. Interference between states that  respectively belong  to  two branches of  the energy dispersion  leads  to multiple  ripple‐rings and the probability‐density oscillation. In a magnetic field, annular wave packets become confined and no longer propagate to infinity. If the initial Gaussian width differs greatly from the magnetic length, expanding and shrinking ripple‐rings form and disappear alternatively in a limited spread, and the wave packet resumes the Gaussian form frequently. The probability thus  oscillates  persistently  between  the  central  peak  and  the  ripple‐rings.  If  the  initial Gaussian width is close to the magnetic length, the wave packet retains the Gaussian form and its height and width oscillate with a period determined by the first Landau energy. The wave‐packet evolution is determined jointly by the initial state and the magnetic field, through the electronic structure of graphene in a magnetic field.  

    Author: Ji  Luo

  • Institution: University of Puerto Rico ‐ Mayaguez 

    Department: Physics 

    Title: Effect of finite coverage on electronic transport property of a graphene monolayer 

    Abstract: 

     We  investigate electronic  transport property of a graphene monolayer  covered by another layer  with  infinite  or  finite  size. We  demonstrate  that  electronic  transport  property  of  a graphene monolayer can be changed considerably if the other layer is a nanoribbon with finite width; while the change is more insignificant if the other layer is infinite or even semi‐infinite large.   We show that the different effects from  infinite and finite coverage are attributed to antiresonance  in  electronic  transmission  due  to  interlayer  interference  between  the wavefunctions.  

    Author: Daniel  Valencia

  • Institution: University of Puerto Rico ‐ Rio Piedras 

    Department: Chemistry 

    Title: Triangular copper(II) based pyrazolate based metal organic frameworks 

    Abstract: 

     Metal  Organic  Frameworks  (MOFs)  are  3‐dimensional  porous  materials  constructed  by connecting metal complexes with organic/inorganic linkers.  Because of their high surface area and pore volume, MOFs have often been used for applications like gas storage and separation, catalysis, etc.  The pores can also be desirably functionalized pre‐ or post‐ synthetically. MOFs possessing  polynuclear  metal  complexes  as  secondary  building  units  (SBUs)  can  be  of functional  importance,  as  the  properties  of  the metal  complex  can  be  transformed  to  the MOF. In this study, we describe the synthesis, characterization and gas sorption properties of MOFs  based  on  CuII3‐pyrazolate  SBUs,  focusing mainly  on  CO2.  Cu‐pyrazolate MOFs with linear 4,4’‐bipyridyl  linkers crystallize as highly  interpenetrated structures, and the extent of interpenetration varying with substituents on the pyrazole.  

    Author: Logesh  Mathivathanan

  • Institution: University of Puerto Rico ‐ Rio Piedras 

    Department: Chemistry 

    Title: A Combined First‐Principles Molecular Dynamics/Density‐Functional Theory Study of Ammonia Oxidation on Pt(100) Electrode 

    Abstract: 

     We conduct a combined density‐functional theory  (DFT)/molecular dynamics  (MD) study on the electrochemical oxidation of ammonia on  the most catalytically active  low‐index  single‐crystal  Pt(100)  electrode  surface.  The  NH3/NHx  (x=1,2)  oxidation  processes,  nature  of  the adsorbed intermediates NHx(ads)  and N2Hx+y(ads) (x+y=2‐4), and the potential dependence of  the oxidation processes on  the  single‐crystal  Pt(100)  electrode will be  studied  to  gain  a thorough  atomic‐level  understanding  of  these  catalytic  processes  at  the  metal/alkaline solution  interface. Because of  the  complexity of  such an electrochemical  system,  there  is a lack of understanding of the atomistic details governing such processes. The study will provide insight  into  the mechanism  for  ammonia  oxidation  processes  and  nature  of  the  adsorbed intermediates as a function of electrode potential. 

      

    Author: Dmitry  Skachkov

  • Institution: University of Puerto Rico ‐ Rio Piedras 

    Department: Chemistry 

    Title: Towards Carbon Neutral Energy via Computations 

    Abstract: 

     We will present our most recent efforts  in the computational design of novel nanomaterials for  (1)  nanoelectronics,  (2)  hydrogen  purification membrane,  and  (3)  nanocatalysts  for  CO oxidation and syngas‐ethanol conversion.  

      

    Author: Zhongfang  Chen

  • Institution: University of Puerto Rico ‐ Rio Piedras 

    Department: Computer Science 

    Title: High Performance Computing facility, University of Puerto Rico 

    Abstract: 

     The UPR High Performance Computing facility is a shared resource for computational science. It  serves  researchers across  the entire  island of Puerto Rico, with  computational  resources, advanced networking and  technical  support. We breifly describe  the  resources and  services available at the HPCf.  

    Author: Humberto G. Ortiz‐Zuazaga

  • Institution: University of Puerto Rico ‐ Rio Piedras 

    Department: Physics 

    Title: Development and understanding of multifunctional nanostructured magnetoelectric and spintronic materials 

    Abstract: 

     Development  of  CMOS  compatible  high‐k  gate  oxides  to  meet  the  present  demand  of miniaturization of Si based technology and magnetoelectric (ME) multiferroics and spintronics for  the  next  generation  memory  technology  beyond  Si,  are  the  goals  of  our  project.  Spintronics  combine  standard microelectronics with  spin‐dependent  effects  that  arise  from interactions between electrons and magnetic field.  The spin dependent phenomena become challenging at the nanoscale where new physical effects emerge affecting the spin  injection, transport,  and  switching  times.    Therefore,  the  fundamental  science  and  understanding  is needed  to  develop  such  materials  that  have  the  potential  to  form  the  basis  of  a  new generation of energy efficient nanoscale electronic devices that are fast responding, have low power consumption and high integration density.   

      We  designed  and  fabricated  composite  bilayers  and  superlattices  (nano‐capacitor)  of ferroelectric  PbZr0.52Ti0.48O3(PZT)  and  half‐metallic  oxide  La0.67Sr0.33MnO3(LSMO)  with different stacking periodicity.  High remnant polarization (12‐54 Î¼C/cm2), dielectric constant (400‐1700),  and  well  saturated  magnetization  were  observed  showing  giant  frequency‐dependent dielectric anomaly in the vicinity of the ferromagnetic‐phase transition.  Magnetic control of ferroelectric interface was also observed in bilayers.  As the field H is increased, the hysteresis  loop broadens  (becomes  lossy)  and  then disappears  at  ca. H=0.34T  and  ambient temperatures the process was reversible.   This phenomena was explained due to collapse of colossal magneto‐resistance  of  LSMO  with  suitable  H,  causing  short  circuiting  of  the  PZT polarization due to high electric field across it.  

    The PLD grown LaGdO3 (LGO) high‐k dielectric thin films showed effective dielectric constant (k)  ~21.6  ±  1.7,  flatband  voltage  ~1012  eV‐1cm‐2,  conduction  (ΔEc  2.73±0.12eV)  and valence (ΔEv 1.86±0.12eV) band offset. Long n‐channel LGO metal‐oxide‐semiconductor field effect transistors (MOSFET) with 7.5μm channel  length and a channel width of 15 Î¼m were fabricated and electrically characterized.  

      ZnO  based  dilute magnetic  semiconductors  (DMS)  for  the  novel magneto  electronic devices  were  screened  with  various  doping  levels.  The  ZnCuO  films  showed  nearly  single crystalline phase  (≤ 3% Cu doping) with  ferromagnetic behavior  (Ms ~ 0.76  μB/Cu)  that reduced on  further  increase  in Cu doping. The high‐Tc  ferromagnetic property  in Co‐doped ZnO  (ZCO), mediated by donor  impurity band was  tested by  the  controlled  introduction of shallow donors  (Al)  in  the Zn0.9‐xCo0.1O:Alx  (x = 0.005 and 0.01)  thin  films. The  saturation magnetization for the 10% Co‐doped ZnO was 4emu/cc at 300 K that reduced (~ 0.8 emu/cc) 

  • due to Al co‐doping and the resistivity dropped abruptly, from ~ 103 â„¦‐cm for the ZCO film to  0.033  and  0.02  Ωcm  for  the  0.5%  and  1.0% Al  doped  ZCO  samples  respectively.    The optical band gap in the Mn‐doped (1‐10%) ZnO was found to increase (3.27 eV to 3.41 eV) due to  Mn  doping.  We  synthesized  Antimony  (Sb  3%  and  5%)  doped  p‐type  ZnO  films  that exhibited high hole concentration of 6.25×1018 cm−3, mobility of 57.44 cm2/Vs, and low resistivity (Ω cm 0.017) in the 5% Sb‐doped ZnO thin film.  

      

    Author: Ram S. Katiyar

  • Institution: University of Puerto Rico ‐ Rio Piedras 

    Department: Physics 

    Title: Spontaneously detached self‐supported graphene‐diamond hybrid films 

    Abstract: 

     Free  standing  graphene‐diamond  hybrid  films  have  been  fabricated  using  saturated hydrocarbon  polymers  as  seeding  material  by  hot  filament  chemical  vapor  deposition technique.    The  films  are  characterized with  X‐ray  diffraction  (XRD),  Raman  spectroscopy, scanning  electron microscopy  (SEM),  transmission  electron microscopy  (TEM),  and  electron energy  loss spectroscopy  (EELS).   The XRD shows the characteristic diffraction peaks of both diamond and graphene.   The Raman spectrum shows  the characteristic band of diamond at 1332 cm‐1 and D, G, and 2D bands of graphene at 1349, 1592, and 2687 cm‐1, respectively. Both  SEM  and  TEM  depict  the  presence  of  diamond  and  graphene  in  the  films.    The  EELS recorded  in  the  carbon  K‐edge  region  also  shows  the  signature  peaks  of  diamond  and graphene.   The free standing hybrid films exhibit a remarkably  low turn‐on field of about 2.4 V/µm and a high emission current density of 0.1 mA/cm2.   Furthermore, emission currents are stable over  the period of 7 days.   The superior  field emission characteristics of  the  free standing graphene‐diamond hybrid films are attributed to the heat sink capability of diamond and high electrical conductivity of graphene.  

    Author: Deepak   Varshney

  • Institution: University of Puerto Rico ‐ Rio Piedras 

    Department: Physics 

    Title: Electric Field Induced Reduction of Graphene Oxide: A Direct Evidence form In Situ Raman Study 

    Abstract: 

     Graphene  consists  of  a  single  layer  carbon  atoms  which  exhibits  very  unique  physical properties  such  as  very  high  unusual  electrical  and  thermal  conductivities,  quantum  Hall effect, etc. Since its discovery conventional mechanical exploitation of highly oriented pyrolitic graphite  remains  a  potential  method  of  obtaining  high  quality  graphene.  However,  this method  fails  to  produce mass  scale  production  of  graphene which  is  required  for  its  large scale applications. The modified Hamorr’s process has emerged as a potential method of producing  large  quantity  graphene  oxide  by  the  chemical  oxidation  of  graphite.  Graphene oxide shares similar single and  few atomic  layer structure of carbon as molayer or  fewlayer graphene, respectively. However, unlike graphene (which has high electrical conductivity), the presence  of  hydroxide,  epoxy  groups  in  GO  makes  it  highly  electrical  resistive.  This  is undesired  for any electronic applications.  In  the present  study, we have demonstrated  that graphene  oxide  can  be  reduced  under  the  application  of  electric  field  and  thereby  the electrical conductivity can be tuned systematically. By varying the applied electrical potential across graphene oxide  sheet,  the  in  situ Raman  studies were carried out  to understand  the exact nature of  the  reduction process;  thermal or electrical. Both  the G and D Raman band shows a systematic change with applied potential. The detailed analysis of the Raman spectra confirm  the  reduction  process  to  be  purely  electrical.  The  electrical  reduction  of  graphene oxide  is  found  to  be  a  clean  and  controlled  way  of  tailoring  the  electrical  properties  of graphene.  The  reduced  graphene  oxide was  used  as  electrode  in  dye  sensitized  solar  cell which results in increase in the efficiency.  

    Author: Satyaprakash  Sahoo

  • Institution: University of Puerto Rico ‐ Rio Piedras 

    Department: Physics 

    Title: Fabrication of graphene using Ni and saturated hydrocarbon polymers 

    Abstract: 

     Graphene  has  been  the  subject  of  research  in  the  recent  years  because  of  its  unique electrical, optical and mechanical properties. These properties make  it an  ideal material  for many applications in electronics, such as a transparent electrode for photovoltaic devices.  We fabricated monolayer graphene on Ni‐coated SiO2  substrate and on UNCD  films by  thermal annealing using saturated hydrocarbon polymers. The materials were characterized by Raman spectroscopy,  electron microscopy,  and  electron  energy  loss  spectroscopy.  They  show  the presence of monolayer sheets of graphene having size of the order of 15‐20 Âµm.  

    Author: Deepak   Varshney

  • Institution: University of Puerto Rico ‐ Rio Piedras 

    Department: Physics 

    Title: Fabrication of graphene using Ni and saturated hydrocarbon polymers 

    Abstract: 

     Graphene  has  been  the  subject  of  research  in  the  recent  years  because  of  its  unique electrical, optical and mechanical properties. These properties make  it an  ideal material  for many applications in electronics, such as a transparent electrode for photovoltaic devices.  We fabricated  monolayer  graphene  on  Ni‐coated  SiO2  substrate  by  thermal  annealing  using saturated hydrocarbon polymers. The materials were characterized by Raman spectroscopy, electron  microscopy,  and  electron  energy  loss  spectroscopy.  They  show  the  presence  of monolayer sheets of graphene.  

    Author: Gerardo  Morell

  • Institution: University of Puerto Rico ‐ Rio Piedras 

    Department: Physics 

    Title: Dynamic dielectric and impedance anomalies near magnetic  phase transitions in multiferroics heterostructures 

    Abstract: 

     Magnetoelectric (ME) Multiferroics (MF) are attractive class of multifunctional materials that simultaneously exhibit more than two ferroic orders (i.e ferroelectric (FE), ferromagnetic (FM) and/or ferroelastic) and the additional coupling between them are of  interest owing to their potential applications in devices, such as novel memory elements and magnetic‐ field sensors. Artificially designed Nanocapacitor  superlattices were  formed with 5nm/1nm and 7nm/1nm periodicity  of  ferroelectric  (piezoelectric)  PbZr0.52Ti0.48O3  (PZT)  and  half‐metallic ferromagnetic  La0.67Sr0.33MnO3    (LSMO)  deposited  onto  100‐LaAlO3  (LAO)  and  (LSAT) substrates by pulsed laser deposition. Î¸‐2θ x‐ray scan and Ð¤ scan  revealed epitaxial growth of  nanocapacitors.  At  room  temperature,  the  dielectric  tunability  was  ~35  %  at  high frequencies with well saturated polarization whereas the  local piezo force microscopy (PFM) measurements revealed switching of polarization under the external bias field. To gain further understanding  of  the  electrical  properties  of  the  nanocapacitors,  impedance  spectroscopy, dielectric permittivity and ac conductivity were investigated. We observed dynamic magneto‐resistive  and magneto‐dielectric  effects  near  the  LSMO metal‐insulator  and  ferromagnetic phase transition temperature.  

    Author: Sandra   Dussan

  • Institution: University of Puerto Rico ‐ Rio Piedras 

    Department: Physics 

    Title: Time‐Dependent Non‐Equilibrium Electron Transport 

    Abstract: 

     We consider a mesoscopic region coupled by two leads under the influence of external time‐dependent  perturbation  in which  the    leads  are  assume  to  be  non‐  interacting.  The  tine‐dependence  is coupled to source and drain contact.   We present a theoretical study of time‐dependent  transport  using  the  single‐band  tight‐binding  model  and  the  non‐equilibrium Keldysh  formalism  and  provide  an  analysis  of  the  effect  of  time‐dependent  bias  on    ac tunneling current.  We study several limiting cases such as wide‐band limit and relaxation time limit.  

    Author: Jose R. Alvarez

  • Institution: University of Puerto Rico ‐ Rio Piedras 

    Department: Physics 

    Title: FABRICATION OF TRANSITION METAL SILICIDE AND OXIDES NANO‐ AND MICRO S 

    Abstract: 

     We report the fabrication of novel micro and nano structures of chromium silicide. The nano‐ rods  and  tubes have been  grown on a n‐type  Si wafer. We  synthesise  this nanostructure  s using    a  cylindrical  quartz  tube  reactor.   We   maintain  the  temperature  near  1000  oC  for 30minutes. We  also  report    the  thermo  electric,  thermal  and  electrical   measurements  of  CrSi2 and   silcon carbide as a funtion of temperature. The characterization of the nano‐ and microtubes  included: HRTEM  spectrum an mapping, electron diffraction, X‐ray  fluorescence spectroscopies.  Details  of  the  morphology  and  composition  of  the  structures  will  be presented. We  also present  the  thermo electric  response of  several nanostructures  and  its therma conductivity 

      

    Author: Luis A. Valentin