Este trabalho apresenta uma investigação experimental sobre as propriedades magnéticas e de magneto-transporte de sistemas caracterizados por correlações entre supercondutividade e magnetismo. Tais sistemas são amostras policristalinas do rutenocuprato RuSr2GdCu2O8, amostras texturizadas do ferro-calcogeneto FeSe0.5Te0.5 e um monocristal do sistema Ba0.84K0.16Fe2As2. No caso do sistema FeSe0.5Te0.5 medidas de transporte térmico foram também realizadas. Três amostras de RuSr2GdCu2O8, distintas quando ao tratamento térmico utilizado na sua preparação, foram estudadas. Foi possível isolar a contribuição da sub-rede de rutênio à magnetização, possibilitando uma estimativa para o momento magnético efetivo para este subsistema no regime paramagnético. Estuda-se as propriedades de magneto-transporte, através de experiências de magnetorresistência e efeito Hall, nas fases normal e supercondutora. Observa-se que a condução na fase normal tem uma forte contribuição dos planos de atômicos de Ru-O, e é consideravelmente afetada pelo magnetismo destas camadas. Efeitos de supressão de desordem de spin são observados. Discute-se também o processo de condução por duas correntes e a possível estabilização de polarons ferromagnéticos originados pela flutuação de valência do Ru. Um estudo de magneto-transporte e magnetização foi realizado nas amostras dos supercondutores FeSe0.5Te0.5 e Ba1-xKxFe2As2. Os resultados de magneto-transporte do sistema FeSe0.5Te0.5 mostram que o comportamento geral da resistividade se assemelha à fenomenologia do tipo rede de Kondo. Em altas temperaturas o transporte neste sistema é incoerente e feito dominantemente pelo mecanismo de saltos (hopping). Propomos que ressonâncias eletrônicas ocorram nos sítios do Fe por efeito de hibridização entre as bandas de elétrons e de lacunas. Tais ressonâncias correspondem a fortes variações na densidade eletrônica em torno dos sítios do Fe, favorecendo a formação progressiva, com a diminuição da temperatura, de momentos magnéticos locais. Resultados de efeito Seebeck nesta amostra reforçam esta interpretação. A amostra estudada do sistema Ba1-xKxFe2As2, mesmo sendo um monocristal, apresenta efeitos de desordem associados à presença de junções fracas que são observáveis nas propriedades de magneto-transporte. Também neste sistema, a dependência em temperatura do coeficiente Hall na fase normal revela a ocorrência de flutuações de spin associadas à formação de ressonância eletrônica nos sítios de Fe. / This work presents an experimental study of magnetic and magneto-transport properties of systems characterized by correlations between superconductivity and magnetism. Such systems are polycrystalline samples of rutenocuprate RuSr2GdCu2O8, textured samples of ironchalcogenide FeSe0.5Te0.5 and a single crystal of iron-pnictide Ba0.84K0.16Fe2As2. In the sample of system FeSe0.5Te0.5 thermal transport measurements were performed. Three distinct heat treatment were used in the preparation of RuSr2GdCu2O8 studied samples. In this system, was possible to isolate the contribution to the magnetization due to ruthenium subnet. It’s allowed the estimative for the effective magnetic moment for this subsystem in the paramagnetic regime of the studied samples. Magneto-transport properties was studied through magnetoresistance and Hall Effect experiments in superconducting and normal phases. The electrical transport in the normal phase has a strong contribution from Ru-O atomic plans, which are considerably affected by the magnetism that stabilizes there. Effects of spin disorder suppression are observed. We also discuss the process of conduction by two bands model and the possible stabilization of ferromagnetic polarons generated by valence fluctuating of Ru.A study of magneto-transport and magnetization was also performed in FeSe0.5Te0.5 and Ba0.84K0.16Fe2As2 superconducting samples. The FeSe0.5Te0.5 system shows a resistivity behavior that resembles the phenomenology of the Kondo type network. At high temperatures the transport is incoherent and predominantly done by hopping. We propose that electronic resonances occur at sites of Fe by the hybridization effect between electron and hole bands. This corresponds to strong variations in the electron density around the Fe sites, that promotes with decrease of the temperature a progressive formation of the local magnetic moments. Seebeck Effect results in this sample reinforce this interpretation. The Ba0.84K0.16Fe2As2 studied, even as a single crystal, shows effects of disorder associated with the presence of weak junctions, observable in the magneto-transport properties. In this system, the temperature dependence of Hall coefficient in the normal phase reveals the occurrence of fluctuations related to the spin electronic resonance formation at the site of Fe.

A Aproximação de Massa Efetiva para a função evnvelope multi-componente, na presença de uma interface, desenvolvida por Marques e Sham, será utilizada aqui, para materiais de gap estreito do grupo II-VI, da seguinte maneira: A) A forte interação entre bandas de condução e valência, nestes materiais, é justificada em um Hamiltoniano de Kane (6x6) modificado, contendo todas as ondas de Bloch propagantes e evanescentes. Na presença de uma interface, a função de onda eletrônica, &#936, é composta de uma onda de Bloch incidente, uma refletida e duas evanescentes, com a mesma energia E e momento paralelo k. Já que a estrutura da maioria dos isolantes utilizados são desconhecidos, a interface semicondutor-isolante por ser considerada como uma barreira infinita, de modo que, &#936, se anule na interface. Existe uma fina região de espessura &#945 na interface, onde o decaimento das ondas evanescentes é indispensável. Distante desta região, as ondas evanescentes possuem um papel insignificante e eventualmente anulam-se. O limite de &#945 &#8594 0 determina as condições de contorno para cada componente da função de onda envelope na interface. B) As condições de contorno são usadas para computar a estrutura de subbandas e o potencial auto-consistente para o Hg1-xCdxTe. A mais interessante característica é o afastamento dos estados de spin duplamente degenerados. Estes resultados serão utilizados para encontrarmos a dependência da energia das subbandas com um campo magnético perpendicular à interface. C) A magneto-condutividade longitudinal é calculada como função do campo magnético B &#8869. Efeitos das interações elétron-elétron e elétrons-impureza são levadas em conta nas aproximações de Hartee-Foch e auto-consistente de Born, respectivamente. Para uma interação elétron-impureza finita, encontram-se fatores de preenchimentos críticos dos níveis de Landau, onde transições de fase são observadas. Estes resultados explicam as descontinuidades presentes, em medidas experimentais, na magneto-resistividade longitudinal e transversal (Hall), em MISFET de Hg (Cd)Te. / The Effective Mass Approximation for multi-component envelope wave function in the presence of an interface in the MOSFET system, developed by Marques and Sham, will be used here, for II-VI narrow-gap semiconductors, in the following way: A) The strong interaction between conduction and valence bands, in these materials, is justified. The (6x6) Kane type modified Hamiltonian is used and the total wave function contains every propagating and evanescent waves. For an interface, the total function, &#936, is composed of one incident and one reflected and two evanescent Bloch waves, with energy E and parallel wave-vector k. Since the band structure of the most used insulators is usually not well known, the insulator-semiconductor interface can be assumed as an infinite barrier; therefore, the total wave-function there can set to zero. The semiconductor evanescent Bloch waves are indispensable in a thin layer, of thickness &#945, close to this region. Far away from the interface their role are insignificant and can be neglected. In the limit &#945 &#8594 0, the boundary condition for each the limit the total Bloch wave function, are derived. B) These boundary conditions are used to calculate the self-consistent electric subband and potential for MISFET of Hg1-xCdxTe. The subbands present a very important spin splitting, due to the internal electric field. C) The effect of a perpendicular magnetic field is also studied and the longitudinal magneto-conductivity are calculated. The effect of electron-electron and electron-impurity interactions are respectively accounted for in the Hartee-Fock and self-consistent Born approximations. For critical electron-impurity interaction, the Landau level filling shows a phase transition at a given fractional occupation (or magnetic field). These results are experimentally observed in both longitudinal and transverse (Hall) magneto-resistance for Hg(Cd)Te.

Os compostos RuSr2LnCu2O8 (Ru-1212), (Ln = Sm, Eu e Gd), denominados rutenocupratos, são caracterizados pela coexistência entre supercondutividade e magnetismo em escala microscópica. Nesse sistema anisotrópico, planos atômicos de Ru-O2 são responsáveis pelas propriedades magnéticas, enquanto que as camadas de Cu-O2 governam as propriedades supercondutoras. Este trabalho consiste de um estudo experimental de propriedades magnéticas e de magnetotransporte de uma amostra policristalina do rutenocuprato Ru(Gd)-1212. A partir de medidas de magnetização em função da temperatura, realizadas segundo os procedimentos ZFC-FC, e de experimentos de histerese magnética, mostra-se que um estado magneticamente ordenado é estabilizado em TN ~ 133 K. No regime de baixos campos magnéticos, fortes irreversibilidades ZFC-FC indicam a ocorrência de “canting”. Além disso, um sinal diamagnético, indicativo do estado supercondutor, é observado em temperaturas inferiores a 30 K nas medidas ZFC de baixo campo. Os compostos RuSr2LnCu2O8 (Ru-1212), (Ln = Sm, Eu e Gd), denominados rutenocupratos, são caracterizados pela coexistência entre supercondutividade e magnetismo em escala microscópica. Nesse sistema anisotrópico, planos atômicos de Ru-O2 são responsáveis pelas propriedades magnéticas, enquanto que as camadas de Cu-O2 governam as propriedades supercondutoras. Este trabalho consiste de um estudo experimental de propriedades magnéticas e de magnetotransporte de uma amostra policristalina do rutenocuprato Ru(Gd)-1212. A partir de medidas de magnetização em função da temperatura, realizadas segundo os procedimentos ZFC-FC, e de experimentos de histerese magnética, mostra-se que um estado magneticamente ordenado é estabilizado em TN ~ 133 K. No regime de baixos campos magnéticos, fortes irreversibilidades ZFC-FC indicam a ocorrência de “canting”. Além disso, um sinal diamagnético, indicativo do estado supercondutor, é observado em temperaturas inferiores a 30 K nas medidas ZFC de baixo campo. / The ruthenocuprates RuSr2LnCu2O8 (Ru-1212) (Ln = Sm, Eu and Gd), are characterized by the coexistence between superconductivity and magnetism at microscopic scale. In this anisotropic system, the Ru-O2 atomic planes are responsible by the magnetic properties, while the Cu-O2 layer govern the superconducting behavior. This work consist of an experimental study of magnetic and magnetotransport properties of a polycrystalline sample of ruthenocuprate Ru(Gd)-1212. Magnetization measurements, performed according to ZFC-FC procedures, and hysteresis experiments show that a magnetically ordered state is stabilized bellow TN ~133 K. In the low magnetic field regime, strong ZFC-FC irreversibilities indicate the occurrence of canting. Moreover, a diamagnetic contribution, related to the superconductor state, is observed in temperatures below 30 K in the ZFC measurements at low fields. The electric resistivity experiments show that the superconducting transition in Tc ≅ 40 K consists of two stage process, characteristics of a granular system. Magnetoresistance measurements are performed in the normal state and in the temperature interval corresponding to the superconductor transition. A positive contribution to the magnetoresistance is observed. Hall effect experiments are made in the normal and superconductor phases. In the normal phase, the Hall coefficient shows a weak peak related to magnetic transition in TN ~133 K. Below this temperature, it is possible to single out the anomalous contribution to the Hall effect. The application of Karpus-Luttinger theory for describing these results reveals that an additional contribution must be considereted in order to obtain a complete description of the anomalous Hall effect in Ru(Gd)-1212. We suggest that this term is related to the chirality of the Ru spins. The chirality is a fundamental property of any disordered system, since it is related to the real space Berry phase of electrons propagating in a magnetically textured medium.

Este trabalho apresenta uma investigação experimental sobre as propriedades magnéticas e de magneto-transporte de sistemas caracterizados por correlações entre supercondutividade e magnetismo. Tais sistemas são amostras policristalinas do rutenocuprato RuSr2GdCu2O8, amostras texturizadas do ferro-calcogeneto FeSe0.5Te0.5 e um monocristal do sistema Ba0.84K0.16Fe2As2. No caso do sistema FeSe0.5Te0.5 medidas de transporte térmico foram também realizadas. Três amostras de RuSr2GdCu2O8, distintas quando ao tratamento térmico utilizado na sua preparação, foram estudadas. Foi possível isolar a contribuição da sub-rede de rutênio à magnetização, possibilitando uma estimativa para o momento magnético efetivo para este subsistema no regime paramagnético. Estuda-se as propriedades de magneto-transporte, através de experiências de magnetorresistência e efeito Hall, nas fases normal e supercondutora. Observa-se que a condução na fase normal tem uma forte contribuição dos planos de atômicos de Ru-O, e é consideravelmente afetada pelo magnetismo destas camadas. Efeitos de supressão de desordem de spin são observados. Discute-se também o processo de condução por duas correntes e a possível estabilização de polarons ferromagnéticos originados pela flutuação de valência do Ru. Um estudo de magneto-transporte e magnetização foi realizado nas amostras dos supercondutores FeSe0.5Te0.5 e Ba1-xKxFe2As2. Os resultados de magneto-transporte do sistema FeSe0.5Te0.5 mostram que o comportamento geral da resistividade se assemelha à fenomenologia do tipo rede de Kondo. Em altas temperaturas o transporte neste sistema é incoerente e feito dominantemente pelo mecanismo de saltos (hopping). Propomos que ressonâncias eletrônicas ocorram nos sítios do Fe por efeito de hibridização entre as bandas de elétrons e de lacunas. Tais ressonâncias correspondem a fortes variações na densidade eletrônica em torno dos sítios do Fe, favorecendo a formação progressiva, com a diminuição da temperatura, de momentos magnéticos locais. Resultados de efeito Seebeck nesta amostra reforçam esta interpretação. A amostra estudada do sistema Ba1-xKxFe2As2, mesmo sendo um monocristal, apresenta efeitos de desordem associados à presença de junções fracas que são observáveis nas propriedades de magneto-transporte. Também neste sistema, a dependência em temperatura do coeficiente Hall na fase normal revela a ocorrência de flutuações de spin associadas à formação de ressonância eletrônica nos sítios de Fe. / This work presents an experimental study of magnetic and magneto-transport properties of systems characterized by correlations between superconductivity and magnetism. Such systems are polycrystalline samples of rutenocuprate RuSr2GdCu2O8, textured samples of ironchalcogenide FeSe0.5Te0.5 and a single crystal of iron-pnictide Ba0.84K0.16Fe2As2. In the sample of system FeSe0.5Te0.5 thermal transport measurements were performed. Three distinct heat treatment were used in the preparation of RuSr2GdCu2O8 studied samples. In this system, was possible to isolate the contribution to the magnetization due to ruthenium subnet. It’s allowed the estimative for the effective magnetic moment for this subsystem in the paramagnetic regime of the studied samples. Magneto-transport properties was studied through magnetoresistance and Hall Effect experiments in superconducting and normal phases. The electrical transport in the normal phase has a strong contribution from Ru-O atomic plans, which are considerably affected by the magnetism that stabilizes there. Effects of spin disorder suppression are observed. We also discuss the process of conduction by two bands model and the possible stabilization of ferromagnetic polarons generated by valence fluctuating of Ru.A study of magneto-transport and magnetization was also performed in FeSe0.5Te0.5 and Ba0.84K0.16Fe2As2 superconducting samples. The FeSe0.5Te0.5 system shows a resistivity behavior that resembles the phenomenology of the Kondo type network. At high temperatures the transport is incoherent and predominantly done by hopping. We propose that electronic resonances occur at sites of Fe by the hybridization effect between electron and hole bands. This corresponds to strong variations in the electron density around the Fe sites, that promotes with decrease of the temperature a progressive formation of the local magnetic moments. Seebeck Effect results in this sample reinforce this interpretation. The Ba0.84K0.16Fe2As2 studied, even as a single crystal, shows effects of disorder associated with the presence of weak junctions, observable in the magneto-transport properties. In this system, the temperature dependence of Hall coefficient in the normal phase reveals the occurrence of fluctuations related to the spin electronic resonance formation at the site of Fe.

Submitted by Daniella Sodre (daniella.sodre@ufpe.br) on 2015-04-08T12:49:30Z No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Obed Alves Santos.pdf: 3743732 bytes, checksum: 0b8c158e0ae361499368ae05a1d61e0e (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-08T12:49:30Z (GMT). No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Obed Alves Santos.pdf: 3743732 bytes, checksum: 0b8c158e0ae361499368ae05a1d61e0e (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2014-03-10 / CNPq / Nessa dissertação investigamos de forma sistemática um efeito relativamente recente em física da matéria condensada e que ocorre em materiais magnéticos, o efeito de spin pumping. Este efeito que foi proposto no início dos anos 2000 deu um impulso à área de spintrônica e se constituiu num dos mais importantes mecanismos de injeção de corrente de spins a partir de um meio magnético em um meio não magnético. A possibilidade de aplicações tecnológicas deste efeito em Spintrônica tem se mostrado promissor. Nesta investigação usamos a ressonância ferromagnética (FMR) para estudar o efeito de spin pumping em camadas simples de ferromagneto, bicamadas de ferromagneto/metal-normal e bicamadas de materiais ferromagnéticos diferentes. O fenômeno foi caracterizado por medidas de relaxação magnética e medidas de tensão elétrica DC provocadas pelo efeito Hall de spin inverso (ISHE). Reportamos que a deposição de camadas nanométricas de metais normais como Ta ou Pt sobre o ferromagneto Permalloy (Py, Ni81Fe19) e sobre o isolante ferrimagnético YIG (Y3Fe5O12), resultou em um aumento da constante de amortecimento de Gilbert, comprovando então o efeito de bombeamento de spin. Realizamos também medidas de tensões DC geradas a partir da combinação dos efeitos de spin pumping e ISHE. Mostramos que os sinais de tensão ISHE gerados em bicamadas de YIG/Ta e YIG/Pt possuem sinais opostos. Mostramos também que camadas simples de Py geram uma tensão DC quando o material está na condição de FMR. Esta descoberta levou ao estudo de dois outros efeitos. (i) Competição entre tensões ISHE provocadas pela ressonância do YIG e do Py em bicamadas YIG/Py; (ii) Adição ou subtração de tensões ISHE em bicamadas metálicas do tipo Py/Ta e Py/Pt.

Neste trabalho foram estudadas as fases topológicas não triviais presentes em sistemas formados pela deposição de átomos de grafeno. Encontramos que quando um átomo hibridiza fortemente com o grafeno, apresenta um momento magnético e um forte spin-órbirta é possível a formação de uma rede hexagonal de baricentros que efetivamente gera uma estrutura de bandas característica de um efeito hall quântico anômalo. Especificamente, determinamos que o Ru satisfaz estas características. Quando este metal é depositado em uma configuração triangular no grafeno ocorrem picos na densidade de estados localizados no centro geométrico (baricentro) dos triângulos formados pelos Ru. Estes picos estão distribuídos de forma hexagonal e efetivamente geram uma estrutura de bandas que nas proximidades do nível de Fermi apresenta uma configuração de spin característica do efeito Hall quântico anômalo. Adicionalmente, encontramos que o sistema composto pela absorção de Ba ou Sr no grafeno favorece a formação do efeito Hall quântico de spin. Neste sistema, o acoplamento spin-órbita (SOC) gera um gap mais de 1000 vezes maior ao período no grafeno prístino. Para o estudo destes sistemas, implementamos no código SIESTA a aproximação on-site do acoplamento spin-órbita via o formalismo dos pseudopotenciais relativísticos de norma conservada. Nossa implementação foi testada a partir do estudo de fenômenos já conhecidos: i) o strong spin-splitting gerado no grafeno pela adsorção de Au, ii) o efeito hall quântico de spin no poço quântico de HgTe/CdTe e, iii) a formação de estados topológicos na superfície do Bi2Se3 e as fases magnéticas deste material com átomos de Mn adsorvidos. / In this work, were studied the non-trivial topological phases present in systems formed by deposition of atoms in graphene. We found that when an atom hybridizes strongly with grapheme, has a magnetic moment and a strong spin-orbit it is possible the formation of a hexagonal network of barycentres that effectively generates a structure band characteristic of a quantum anomalous Hall effect. Specifically, we determined that Ru satisfies these characteristics. When this metal is deposited in a triangular configuration in grapheme, peaks occur in the density of localized states in the geometric center (centroid) of the triangles formed by Ru. These peaks are distributed in a hexagonal structure and effectively generates a band structure that near the Fermi level has a spin configuration characteristic of the spin quantum Hall effect anomalous. Additionally, we found that the system composed by the adsorption of Ba or Sr in grapheme, promotes the formation of spin quantum Hall effect. In this system, the spin-orbit coupling (SOC) generates a gap more than 1000 times grater that predicted in pristine praphene. To study these systems, wu implemented in the code SIESTA the on-site approach of the spin-orbit coupling throught the formalism of norm conserved relativistic pseudo potentials. Our implementation was tested from the study of phenomena already known: i) the strong spin-splitting generated in graphene by adsorption of Au, ii) the quantum spin Hall effect in quantum well of HgTe / CdTe and, iii) formation of topological states in the surface of Bi2Se3 and the magnetic of this material with Mn atoms adsorved.

Neste trabalho foram estudadas as fases topológicas não triviais presentes em sistemas formados pela deposição de átomos de grafeno. Encontramos que quando um átomo hibridiza fortemente com o grafeno, apresenta um momento magnético e um forte spin-órbirta é possível a formação de uma rede hexagonal de baricentros que efetivamente gera uma estrutura de bandas característica de um efeito hall quântico anômalo. Especificamente, determinamos que o Ru satisfaz estas características. Quando este metal é depositado em uma configuração triangular no grafeno ocorrem picos na densidade de estados localizados no centro geométrico (baricentro) dos triângulos formados pelos Ru. Estes picos estão distribuídos de forma hexagonal e efetivamente geram uma estrutura de bandas que nas proximidades do nível de Fermi apresenta uma configuração de spin característica do efeito Hall quântico anômalo. Adicionalmente, encontramos que o sistema composto pela absorção de Ba ou Sr no grafeno favorece a formação do efeito Hall quântico de spin. Neste sistema, o acoplamento spin-órbita (SOC) gera um gap mais de 1000 vezes maior ao período no grafeno prístino. Para o estudo destes sistemas, implementamos no código SIESTA a aproximação on-site do acoplamento spin-órbita via o formalismo dos pseudopotenciais relativísticos de norma conservada. Nossa implementação foi testada a partir do estudo de fenômenos já conhecidos: i) o strong spin-splitting gerado no grafeno pela adsorção de Au, ii) o efeito hall quântico de spin no poço quântico de HgTe/CdTe e, iii) a formação de estados topológicos na superfície do Bi2Se3 e as fases magnéticas deste material com átomos de Mn adsorvidos. / In this work, were studied the non-trivial topological phases present in systems formed by deposition of atoms in graphene. We found that when an atom hybridizes strongly with grapheme, has a magnetic moment and a strong spin-orbit it is possible the formation of a hexagonal network of barycentres that effectively generates a structure band characteristic of a quantum anomalous Hall effect. Specifically, we determined that Ru satisfies these characteristics. When this metal is deposited in a triangular configuration in grapheme, peaks occur in the density of localized states in the geometric center (centroid) of the triangles formed by Ru. These peaks are distributed in a hexagonal structure and effectively generates a band structure that near the Fermi level has a spin configuration characteristic of the spin quantum Hall effect anomalous. Additionally, we found that the system composed by the adsorption of Ba or Sr in grapheme, promotes the formation of spin quantum Hall effect. In this system, the spin-orbit coupling (SOC) generates a gap more than 1000 times grater that predicted in pristine praphene. To study these systems, wu implemented in the code SIESTA the on-site approach of the spin-orbit coupling throught the formalism of norm conserved relativistic pseudo potentials. Our implementation was tested from the study of phenomena already known: i) the strong spin-splitting generated in graphene by adsorption of Au, ii) the quantum spin Hall effect in quantum well of HgTe / CdTe and, iii) formation of topological states in the surface of Bi2Se3 and the magnetic of this material with Mn atoms adsorved.

Nesta tese, apresentamos estudos de magnetotransporte em poços quânticos duplos (DQWs) a campos magnéticos de baixo e sob a aplicação de um campo elétrico externo (potencial de porta). Medidas de magnetorresistência foram realizadas tanto no regime linear quanto no regime não linear. Relatamos a observação de oscilações magnéticas de inter-sub-banda (MIS) pela primeira vez. Estas oscilações MIS já foram estudadas em poços quânticos simples (QWs) com duas sub-bandas ocupadas; um DQW´e o sistema mais apropriado para o estudo das oscilações MIS. As oscilações MIS são atribuídas ao espalhamento inter-sub-banda, e a intensidade delas depende da largura da barreira (relacionada ao gap de energia entre as duas sub-bandas ocupadas, SAS). O estudo das oscilações MIS é uma ferramenta importante para poder acessar ao tempo de vida quântico dos elétrons a temperaturas onde as oscilações Shubnikov-de Haas (SdH) já não são observadas. Em nossas amostras, as oscilações MIS persistem até 25 K. Explicamos estes resultados num modelo teórico considerando um potencial de espalhamento de curto alcance com uma contribuição significativa do tempo de espalhamento elástico dos elétrons e uma contribuição do espalhamento elétron-elétron (e-e) com o aumento da temperatura. A aplicação de um campo elétrico externo (correntes dc) modifica fortemente as oscilações MIS. Descrevemos este efeito não linear causado pelo campo elétrico dc com uma função de distribuição oscilatória. Considerando o aquecimento dos elétrons pelo campo elétrico, é extraído o tempo de espalhamento inelástico. Para correntes dc grandes são encontradas discrepâncias entre o experimento e a teoria. Finalmente, consideramos medidas de magnetotransporte como função de potenciais de porta (porta na superficie) levando ao desbalance do DQW. Encontramos que as contribuições clássica e quântica são necessárias para a descrição teórica da magnetorresistência. Descrevemos as contribuições da magnetorresistência em termos das taxas de espalhamento inter e intra sub-banda utilizando uma função gaussiana como função da correlação do potencial. / In this thesis we present studies of magnetotransport in double quantum wells (DQWs) in low magnetic fields and under application of an external electric field (gate potential). Measurements of magnetoresistance have been carried out in both linear and non-linear regime. We report on the observation of magneto-intersubband (MIS) oscillations for the first time. These MIS oscillations have been studied already in quantum wells (QWs) with two occupied subbands, DQW is the most convenient system for studies of MIS oscillations. They are attributed to intersubband scattering and the strength of MIS oscillations depends on the barrier width (´delta´SAS). Analysis of MIS oscillations is an important tool to access quantum lifetime of electrons at high temperatures where Shubnikov-de Haas (SdH) oscillations are already absent. For our samples, MIS oscillations still exist up to 25 K. We explain these results in a theoretical model considering short-range scattering potential with a significant contribution of el´astic scattering time of electrons and a contribution of electron-electron (e-e) scattering if one increases temperature. Application of an external electric field (here a dc currents) strongly modifies the MIS oscillations. We describe this non-linear effect caused by a dc electric field with nonequilibrium part of the electron distribution function. Including the heating of electrons by the electric field, we are able to extract inelastic scattering time. For a strong dc current, a discrepancy between experiment and theory is found. Finally, we consider gate-dependent (top gate) magnetotransport measurements and drive de DQWs out of balance. We find that both cl´assical and quantum contributions are necessary for theoretical description of the magnetoresistance. We express both contributions in terms of inter and intrasubband scattering rates using a gaussian function as correlation function of the potential.

Os medidores de vazão contribuem de forma significante para a otimização industrial onde o deslocamento contínuo de massa é parte integrante do sistema produtivo, sendo, portanto, cruciais para a indústria permitindo assim padronizar produtos e automatizar ações reduzindo a força de trabalho humana e minimizando erros. Este é o caso da produção de palatabilizantes, substâncias produzidas a partir da hidrólise enzimática da proteína animal para conferir aroma e sabor aos alimentos, onde existe um deslocamento continuo de massa com dosagem de fluidos acionadas em várias etapas do processo. Podem-se destacar duas etapas principais: a etapa onde ocorre a dosagem de soluções alcalinas para a hidrólise enzimática e a etapa onde ocorre a acidificação para garantir a segurança microbiológica do produto. No trabalho em questão foi desenvolvido e analisado um medidor de vazão de turbina por sensoriamento via efeito Hall, para determinar a vazão volumétrica de fludos no processo produtivo de palatabilizantes. O sistema utilizado na avaliação do medidor de vazão foi desenvolvido em escala piloto. A calibração do medidor permitiu-se calcular o fator K (coeficiente do medidor) tanto para água, onde o coeficiente foi de 5,5, quanto para palatabilizantes, onde o coeficiente calculado foi de 7. A partir dos dados obtidos pelo medidor de vazão pode-se observar um alto nível de correlação dos dados. O medidor de vazão apresentou-se eficaz para os fluidos testados (água e palatabilizante); e, com uma precisão de ± 2%, mostra-se uma alternativa viável para o processo de produção de palatabilizantes. / Flowmeters contribute significantly to the industrial optimization where mass continuous displacement is an integral part of the production system, is therefore crucial for the industry allowing standardize products and automate actions reducing human labor and minimizing errors. This is the case of the production of flavors, substances produced from the enzymatic hydrolysis of animal protein to impart flavor and aroma to food, where there is a continuous mass displacement with fluids dosage triggered in several process steps. They can point out two main steps: a step where dosing occurs alkaline solutions for enzymatic hydrolysis and acidification stage which takes place to ensure the microbiological safety of the product. At work in question was developed and analyzed a turbine flowmeter for sensing via Hall effect to determine the volumetric flow fludos in the production of palatability process. The system used to assess the flow meter was developed on a pilot scale. The meter calibration allowed to calculate the K factor (the ratio meter) for both water where the ratio was 5.5, and for palatability, where the coefficient was calculated 7. From the data obtained by the flowmeter one can observe a high degree of correlation of the data. The flowmeter is made effective for the tested fluids (water and palatability); and with an accuracy of ± 2%, there is shown a viable alternative for the production of flavors process.

A partir da teoria de resposta linear (formalismo de Kubo) calculamos a condutividade de spin $\\sigma_^$ para um gás bidimensional de elétrons formado num poço quântico com duas subbandas devido a atuação de um novo tipo de interação spin-órbita [Bernardes et al. \\textit{Phys. Rev. Lett.} \\textbf, 076603 (2007) \\& Calsaverini \\textit{et al}. \\textit{Phys. Rev. B} \\textbf, 155313 (2008)]. Este novo termo é não-nulo mesmo em estruturas simétricas e surge devido ao acoplamento entre os estados confinados no poço de paridades diferentes. Encontramos um valor para $\\sigma_^$ não-nulo e não-universal (dependente da intensidade do acoplamento $\\eta$) quando somente uma das subbandas está ocupada, ao contrário de Rashba. Para encontrarmos valores realistas para $\\sigma_^$, determinamos $\\eta$ via cálculo autoconsistente. Esse cálculo é executado para diferentes valores de densidade eletrônica em poços simples e duplos. Obtivemos que $\\sigma_^$ possui um comportamento não-monótono e sofre inversão de sinal como função da energia de Fermi (densidade de elétrons) conforme ela varia entre as duas subbandas. Contudo nossos resultados indicam que a condutividade Hall de spin é muito pequena $\\left(``\\ll \\frac{8\\pi}\"ight)$ nesses sistemas (poços simples e duplos) e possivelmente não mensurável. / Using the Kubo linear response theory, we investigate spin Hall conductivity $\\sigma_^$ in a two-dimensional electron gas in quantum wells with two subbands, when intersubband-induced spin-orbit coupling is operative [Bernardes et al. \\textit{Phys. Rev. Lett.} \\textbf, 076603 (2007) \\& Calsaverini \\textit{et al}. \\textit{Phys. Rev. B} \\textbf, 155313 (2008)]. This new spin-orbit term is non-zero even in symmetric structures and it arises from the distinct parity of the confined states. We find non-zero and non-universal $\\sigma_^$ (dependent on spin-orbit coupling strength $\\eta$) when only one of the subbands is occupied. This is in contrast to the Rashba spin-orbit interaction for which $\\sigma_^$ is identically zero. To obtain realistic values for $\\sigma_^$, we develop a self-consistent scheme to calculate $\\eta$. We performed this calcultion for different values of the eletronic density in single and double wells. We find that $\\sigma_^$ shows a non-monotonic behavior and a sign change as the Fermi energy (carrier density) varies between the two subband edges. However, our results indicate that $\\sigma_^$ is extremely small $\\left(``\\ll \\frac{8\\pi}\"ight)$ and possibly not measurable.