Orientador: Paulo Motisuke / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-19T12:07:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alves_RudsonRibeiro_M.pdf: 5867968 bytes, checksum: 357e2b0e37bf54b293f21f847c3d6cae (MD5) Previous issue date: 1994 / Resumo: Neste trabalho implementamos experimentos para a medida da corrente de tunelamento em amostras de Dupla Barreira de GaAs/AlxGa1-xAs e de GaAs com dopagem planar de Si (d -doping). Para isto preparamos dois sistemas experimentais: a) "Circuito Ponte de Wheatstone" e b) sistema "Fonte de Corrente e Voltímetro". O primeiro sistema, "Circuito Ponte de Wheatstone", permite-nos medir diretamente, além da curva característica I vs. V, a primeira e segunda derivada. Sob algumas condições particulares, é também possível obter a curva C vs. V. Entretanto, este sistema está limitado a corrente máxima de 1OmA . O sistema "Fonte de Corrente e Voltímetro " permite-nos medir apenas a curva I vs. V, mas com correntes de até IA e com resolução melhor que de uma parte em 103 , o que nos possibilita obter a primeira e a segunda derivada numericamente. Para a análise das estruturas na corrente de tunelamento apresentamos os modelos teóricos utilizados para o estudo de tunelamento de elétrons e de buracos em amostras de dupla barreira. Estes são calculados na aproximação da função envelope e no método da matriz de transferência (tunelamento de elétrons), e mais o Hamiltoniano da massa efetiva de Luttinger e Kohn (tunelamento de buracos). Baseado nestes modelos determinamos: i) as posições dos picos na curva I vs. V através do cálculo da corrente de tunelamento (no caso de elétrons) e ii) as curvas das Posições dos Picos da Probabilidade de Transmissão de buracos em função da Tensão Aplicada, o que nos permite comparar estes resultados com os experimentais. Medida da curva d2I/dV2 vs. V para uma amostra de GaAs com dopagem planar (d -doping) mostrou quatro estruturas bem resolvidas. Estas estruturas podem ser associadas à tunelamento ressonante de elétrons através da camada de topo, onde os portadores são injetados do emissor (contato de Au), para as sub-bandas não populadas no poço de potencial delta. Nas amostras de Dupla Barreira de GaAs/AlxGa1-xAs foram medidas as curvas I vs. V utilizando o sistema "Fonte de Corrente e Voltímetro", e as suas derivadas foram obtidas numericamente. A amostra tipo n , N° 204, apresentou duas estruturas, uma em +2OOmV e outra em -17OmV, para as duas polarizações, as quais associamos a tunelamento ressonante de elétrons com a primeira sub-banda no poço. Outras oscilações observadas foram associadas a transmissão com a segunda sub-banda e com estados virtuais do contínuo. Já a amostra tipo p , N° 199, apresentou uma região de resistência diferencial negativa muito evidente próxima de 1,1 V na curva I vs. V. Segundo o modelo utilizado é esperado um pico de ressonância na curva I vs. V em ~ 167mV. Esta grande discrepância entre o valor esperado e o valor medido se deve principalmente a resistência dos contatos que não nos foi possível eliminar nas amostras de Dupla Barreira tipo p / Abstract: In this work we introduced experiments for tunneling current measurements on double barrier of GaAs/AlxGa1-xAs and single GaAs layer with planar Si d-doped samples. For this purpose, we prepared two experimental system: a) "Wheatstone Bridge" system and b) "Current Source and Voltmeter" system. The former, "Wheatstone Bridge" system, allow us to measure directly not only the I vs. V characteristic curve but also the first and second derivative. It is also possible to measure C vs. V curve on some particular conditions. However, this system is limited to the maximum current of 10mA . The "Current Source and Voltmeter" system allow us to measure only I vs. V curve, but for currents up to 1A and resolution better than one part in 103 .For these data, the first and second derivative are obtained numerically. For analysis of the tunneling current structures, we present theoretical model calculated in the envelope function approximation and in the transfer-matrix method to electron tunneling, and in addition the Luttinger-Kohn effective-mass Hamiltonian formalism is used for hole tunneling. Based on this model we calculated: i) the position of peaks in the I vs. V curve for electron tunneling current and ii) the Transmission Probability Peaks Positions as function of the Applied Voltage for holes, that are to compared to the experiments. The experimental of d2I/dV2 vs. V curve of d -doped GaAs sample shows us four well resolved structures that are assigned, tentatively, to the resonant electron tunneling through the cap layer where the carriers are injected from the emitter (Au contact) to the empty sub-bands into the d -doping potential well. In the double barrier GaAs/AlxGa1-xAs samples we measured I vs. V curves using the "Current Source and Voltmeter" system, and their derivatives were obtained numerically. The n-type sample, #204, presented two structures localized at +200mV and -170mV, that are assigned as resonant tunneling structure to the first subband in the well. Other oscillatory structures are assigned as resonant transmission through the second subband and/or into continuum virtual states. In p-type double-barrier samples used in this work, we observed great discrepancy between the predicted and the measured tunneling structure position values. This is probably due to the big contact resistance values that unfortunately we couldn't remove, during the reprocessing of the samples. Therefore, these p-type double-barrier experiments are not considered in detail in this work / Mestrado / Física / Mestre em Física

Orientador: Peter Alexander Bleinroth Schulz / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-09-25T12:12:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MendozaLaTorre_GustavoMichel_D.pdf: 1916348 bytes, checksum: b8f5540da5d4eb35bea97f1eba1600a7 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Neste trabalho discutimos as propriedades de transporte eletrônico não interagente em sistemas nanoscópicos de transporte balístico confinado, onde as únicas fontes de espalhamento são os potenciais de confinamento e os de impurezas controláveis geradas usando, por exemplo, a ponta de um microscópio de força atômica (AFM) ou técnicas de split gate. Dois cenários quânticos são estudados. Inicialmente, diodos de tunelamento ressonante de GaAs/AlGaAs (RTD) onde o transporte é perpendicular à interface das heteroestruturas. Além disso, dispositivos nanoscópicos feitos de gás de elétrons bidimensional de GaAs (2DEG) estruturados onde o transporte é paralelo à interface das heteroestruturas. Estes sistemas são modelados na aproximação da massa efetiva ou função envelope usando métodos de discretização numerica e funções de Green da rede (método recursivo e auto-energias) para calcular as probabilidades de transmissão através do sistema. No caso dos RTD estudamos a densidade de corrente versus voltagem usando o modelo de Esaki-Tsu em função dos parâmetros da heteroestrutura. Discutimos a emissão termiônica numa super-rede tipo diodo de dupla barreira de GaAs/AlAs sem acoplamento X- G e comparamos com o experimento. Também analizamos o mapeamento das funções de onda dos estados discretos em diodos de dupla barreira no regime de tunelamento ressonante. Para os sistemas de 2DEG estruturados, estudamos comparativamente diferentes potenciais de confinamento: quantum wire (QW), quantum point contact (QPC), open quantum dot (OQD) e alguns sistemas acoplados calculando a condutância usando a formula de Landauer-Büttiker. Nós estudamos as condições apropriadas para realizar o mapeamento das densidades de probabilidade em OQDs usando a ponta de um AFM. Também discutimos o controle das ressonâncias de Fano e estados contínuos usando o mesmo sistema perturbado. Finalmente propomos um dispositivo quântico de multiplas funções baseado numa engenharia da função de onda, usando dois ingredientes básicos: primeiro um adequado mapeamento das densidades de probabilidade e segundo, um estudo do domínio de manipulação das ressonâncias e estados contínuos / Abstract: In this work we discuss the ballistic transport properties of non-interacting electrons in confined nanoscopic system, where the sample boundaries and a controllable impurity repulsive, such as the one induced by scanning a Atomic Force Microscope tip or using split gates technique are the only source of electron sacttering. Two quantum scenary are studied: first resonant tuneling diode of GaAs/AlGaAs (RTD) where of transport is perpendicular with the interface and mesoscopic device of confined 2DEG where of transport is parallel with the interface of the heterostructures. This systems are modelated in the aproximation of effective mass or envelope function using continuous discreet and lattice Green's function (recursive and self-energy) methods, for calculate the transmission amplitudes through system. In the case of RTD, we study the current vs voltage using the Esaki-Tsu model in function of the parameters of the heterostructures. We discuss the thermionic emission across GaAs/AlAs super lattice type double-barrier quantum well structures without X- G coupled and compared with the experiment. Also, we analized the mapping of the wave functions of discreet states in RTD: double-barrier quantum well. For the systems of confined 2DEG, we study diferent confinement potentials: quantum wire (QW), quantum point contact (QPC), open quantum dot (OQD) and any systems coupled, calculate the conductance using the Landauer-B. uttiker model. We discuss the minimal conditions for wave functions mapping in OQD using the AFM tip. Also, study the tuning of Fano resonances and continuous states using the AFM tip. Finally, we propose a quantum device of multiples functions based in a wave-function engineering in quantum dots, using two ingredients basic: firts a adequate wave function mapping and second a systematic tunning of the resonant and continuous states / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientador : Vitor Baranauskas / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-27T22:12:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CarnevaliFilho_Americo_D.pdf: 485925 bytes, checksum: b6d5679c6aa4cb2861c448d6423d18cc (MD5) Previous issue date: 2000 / Doutorado