Made available in DSpace on 2016-06-02T20:16:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1816.pdf: 2942981 bytes, checksum: c07401a4b38696ecd78cf0c96ac0c526 (MD5) Previous issue date: 2008-03-13 / Financiadora de Estudos e Projetos / Electric and magnetic properties of nanoscopic clusters of iron immersed in Zinc Selenide were studied in this work. The system presents superparamagnetic behavior with a weak thermally activate ferromagnetic interaction. Small tunnel magnetoresistence was observed in room temperature (approximately 1% with fields of 30 kOe) and its behavior was observed as a function of temperature and bias. This work demonstrate that a despite of excellent macroscopic and microscopic properties of Fe/ZnSe/Fe epitaxial heterostructures the experimental observation shows small values of tunnel magnetoristance in room temperature. This results shows that the application of this materials in spintronics devices is limited. / As propriedades elétricas e magnéticas de aglomerados nanoscópicos de Fe imersos em matriz de ZnSe foram investigadas. Foi observado que este sistema apresenta um comportamento superparamagnético com pequena interação ferromagnética termicamente ativada. Também foi observada pequena taxa de magnetorresistência túnel em temperatura ambiente (da ordem de 1% para campos de 30 kOe) e observamos o comportamento desta com a temperatura e tensão. O estudo demonstra que, apesar das estruturas epitaxiais Fe/ZnSe/Fe possuírem propriedades microscópicas e macroscópicas necessárias à aplicação em junções túnel magnéticas, a observação experimental apresenta baixas taxas de TMR em temperatura ambiente, o que desencoraja os materiais para aplicações em dispositivos spintrônicos.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:16:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3073.pdf: 10396042 bytes, checksum: 1c8d8ca7f0cd08b4154a245cd2641a48 (MD5) Previous issue date: 2010-03-26 / Universidade Federal de Sao Carlos / The aim of this work was to complement the studies of the mechanisms of control of the degree of circular polarization of emission from resonant tunneling diodes p-type (RTD) by analyzing the optical properties and transport of this type of structure. We focus primarily on the influence of the width of quantum well to these properties and the possible injection of spin-polarized charge carriers, from the two-dimensional hole gas formed in the accumulation layer adjacent to the barriers. First, we discuss the theoretical foundations necessary for understanding the work, followed by the description of samples and experimental methods to perform this study. The results showed that the degree of circular polarization of luminescence of the quantum well is strongly correlated with the transport across the diode and with the separation of the emission energy of each spin component. We note also that reversal signal degree of polarization in the regions of resonant tunneling, which were associated with different Landè g-factors of electrons and holes and the injection through the spin channels. Regarding the issue of contacts emition, we observed the presence of two major contributions, one related to the three-dimensional contact and other related two-dimensional hole gas formed in the accumulation layer. The luminescence of gas did not show significant spin polarization, preventing direct analysis of its influence on the spin properties of quantum well. Finally, we conclude that the variation in width of the quantum well can greatly influence the spin properties of RTDs, and the study of these properties may allow the architecture of new spintronic devices. / Esse trabalho teve como objetivo complementar os estudos dos mecanismos de controle do grau de polarização circular da emissão proveniente de diodos de tunelamento ressonante do tipo-p (RTD), por meio da análise das propriedades ópticas e de transporte desse tipo de estrutura. Nos focamos basicamente na influência da largura do poço quântico nessas propriedades e da possível injeção de portadores de carga spin-polarizados, provenientes do gás bidimensional de buracos formado na camada de acumulação adjacente às barreiras. Primeiramente, discutimos os fundamentos teóricos necessários para o entendimento do trabalho, seguido da descrição das amostras e os métodos experimentais utilizados para a execução desse estudo. Os resultados demonstraram que o grau de polarização circular da luminescência do poço quântico está fortemente correlacionado com o transporte através do diodo e com a separação em energia das emissões de cada componente de spin. Verificamos ainda inversões de sinal desse grau de polarização nas regiões de tunelamento ressonante, as quais foram associadas aos diferentes fatores-g de Landè dos elétrons e dos buracos e à injeção através dos canais de spin. Com relação à emissão dos contatos, observamos a presença de duas contribuições principais, uma relacionada ao contato tridimensional e outra relacionada ao gás bidimensional de buracos formado na camada de acumulação. A emissão desse gás não apresentou polarização significativa de spin, impossibilitando a análise direta de sua influência nas propriedades de spin do poço quântico. Por fim, concluímos que a variação na largura do poço quântico pode influenciar muito nas propriedades de spin de RTDs, afetando diretamente o fator-g de Landè dos portadores de carga, e que o estudo destas propriedades abre portas para a arquitetura de novos dispositivos spintrônicos.

No presente trabalho são estudadas as propriedades físicas luminescentes de cristais de antigorita (monoclinica, Mg3-x[Si2O5](OH)4-2x) e lizardita (triclinica, Mg3[(Si,Fe)2O5](OH)4). O estudo destes foi feito simultaneamente aplicando-se várias técnicas, entre elas: Termoluminescência (TL), Absorção Ótica (AO), Ressonância Paramagnética Eletrônica (RPE), Difração de Raios X (DRX) e Plasma Acoplado Indutivamente (ICP). Utilizando pastilhas e fazendo leitura TL até 350 oC, podemos observar picos reprodutíveis. A antigorita irradiada apresenta picos facilmente diferenciados e com intensidades diferentes, mas a lizardita apresenta picos sobrepostos e com similar intensidade, os picos de ambas as amostras estão em torno de 150, 200 e 300 oC, todos crescendo linearmente até uma dose de 2 kGy, sendo que para doses maiores todos os picos saturam. Foram calculados os parâmetros das armadilhas dos picos de TL e seus respectivos tempos de vida. Todos os picos são ajustados teoricamente com o modelo da cinética de segunda ordem. Na análise de RPE notamos 6 linhas hiperfinas características do Manganês e também as linhas do Ferro. É possível também observar duas linhas de estrutura super hiperfina do Mn2+. Nenhuma das amostras apresenta variação do espectro RPE com a dose de irradiação. Essas impurezas foram detectadas também por ICP. Na análise de AO, a lizardita apresenta bandas numa faixa de 370 a 470 nm que não são observadas na antigorita, provavelmente relacionadas com o Fe3+ e com o Mn2+. No infravermelho foram observadas várias bandas (AO) de combinação Mg-OH. Nenhuma das duas amostras apresenta mudança com a dose de irradiação. Concluímos que os picos TL de 150, 200 e 300 oC das amostras podem ser usadas na dosimetria da radiação ionizante (radiação-Y e partícula-B) para doses médias e altas. / In this work, we are describing crystals luminescent properties of Antigorite (monoclinic, Mg3-x[Si2O5](OH)4-2x) and Lizardite (triclinic, Mg3[(Si,Fe)2O5](OH)4). They were studied simultaneously applying several techniques, like: Thermoluminescence (TL), Optical Absorption (OA), Electron Paramagnetic Resonance (EPR), X-rays diffraction and Inductively Coupled Plasma (ICP). Using cold pressed elements and heating the samples to 350 oC for TL measurements, we can observe reproductive peaks. Antigorita show well differentiated peaks and intensities, but Lizardite show overlapped and similar intensity peaks. Peaks of both samples occur around 150, 200, 250, 300 oC, and all them grow linearly up to 2 kGy, saturating for high doses, except 250 oC peak which continue growing with dose until 172 kGy. TL peaks trap parameters and lifetimes were calculated, the curves were fitted using the GCD method with second order kinetic. The EPR spectrum shows 6 hyperfine structure lines, characteristic of Manganese, besides lines due to Iron. It was possible also to observe two super hyperfine Mn2+ lines. The EPR signal does not change with irradiation dose in both crystals. These impurities were also detected in the ICP analysis. The OA spectrum of lizardite show bands from 370 to 470 nm which were not observed in antigorite samples probably related to Fe3+ and Mn2+. In the infrared region several (OA) bands of Mg-OH combination were observed. Again the OA spectrum of these crystals does not change with irradiation dose. We conclude that TL samples peaks around 150, 200, 250, 300 oC can be used for radiation ionizing dosimetry (y-rays and B- particle) for intermediate and high doses.

Neste trabalho apresentamos cálculos teóricos da resistividade longitudinal de um poço quântico quadrado duplo formado pela heteroestrutura semicondutora ln0.52Al0.48As / ln0.53Ga0.47As, considerando duas sub-bandas ocupadas e o desdobramento de spin causado pelo chamado efeito Rashba, que corresponde a um desdobramento de spin devido à ausência de simetria de inversão espacial na heteroestrutura. A descrição desse efeito é dado segundo o modelo de Kane 8x8, utilizando o método k p aliado à Aproximação da Função Envelope. Determinamos numericamente as constantes de acoplamento spin-órbita provenientes do modelo adotado, através de um procedimento de cálculo autoconsistente. Deduzimos então os níveis de energia da heteroestrutura na presença simultânea de um campo magnético e do efeito Rashba, e usamos esses níveis para o cálculo da resistividade longitudinal. Além disso, analisamos criticamente uma proposta teórica de dispositivo de spin baseado no efeito Rashba existente na literatura [KOGA, T . et al. Physical Review Letters, v.88, n°12, 2002], elucidando um equívoco conceitual nas hipóteses assumidas. / In this work we present theoretical calculations of the longitudinal resistivity of a double quantum well formed by the semiconducting heterostructure ln0.52Al0.48As / ln 0.53Ga0.47As, considering two occupied subbands and the spin splitting caused by the so-called Rashba effect, which corresponds to a spin splitting due to the absence of spatial inversion symmetry in the heterostructure. The description of this effect is given according to the 8x8 Kane model, using the k p method along with the Envelope Function Approximation. We determine numerically the spin-orbit coupling constants arising from the chosen model, through a self-consistent procedure. We deduce then the energy levels of the heterostructure in the simultaneous presence of a magnetic field and of the Rashba effect, and use this energy leveis for the Calculations of the longitudinal resistivity. Besides that, we analyze critically a theoretical proposal of a spin device based on Rashba effect existing in the literature [KOGA, T. et al.Physical Review Letters, v.88, n°12, 2002], elucidating a conceptual mistake on the assumed hypotheses.

Nesta tese realizamos um estudo de campo médio dos efeitos da desordem do campo cristalino sobre os diagramas de fases do modelo ANNNI com spin 1. Resultados de campo médio anteriores obtidos para o modelo com campo cristalino constante mostraram fases parcialmente desordenada em seus diagramas de fases. No entanto, a existência de tais fases não é garantida, devido às flutuações não levadas em conta na aproximação de campo médio. Sendo assim, estudamos o modelo com campo cristalino constante por meio de simulações de Monte Carlo. Nosso objetivo foi fornecer maior credibilidade aos resultados de campo médio obtidos anteriormente, e com isso adquirirmos maior confiança nos resultados de campo médio apresentados nesta tese para um campo cristalino aleatório. Os resultados das simulações mostraram evidências de que a configuração com planos desordenados da fase comensurável de período 6, observada em baixas temperaturas, pode sofrer uma transição interna para uma configuração na qual tais planos estão ausentes. Esse resultado está em concordância com os estudos de campo médio. Para o caso de um campo cristalino aleatório, investigamos os diagramas de fases do modelo na aproximação de campo médio. Para uma distribuição de probabilidades genérica do campo cristalino, obtivemos o funcional da energia livre e as equações de campo médio, assim como as expressões das linhas críticas e dos pontos tricríticos do modelo. Para investigarmos os efeitos da desordem sobre os diagramas de fases, consideramos as distribuições de probabilidade do campo cristalino delta-bimodal e gaussiana. / In this thesis we present a mean-field study of the effects of the disorder of the single-ion anisotropy on the phase diagrams of the spin-l ANNNI model. Previous mean-field results for the model with constant single-ion anisotropy showed partially disordered phases in the phase diagrams of the model. H owever , the existence of such phases cannot be taken as granted, due to the fiuctuations not taken into account in the mean-field approximation. Thus, we studied the model with constant single-ion anisotropy by means of Monte Carlo simulations. Qur aim was to give credit to previous mean-field results and to get more confidence in the mean-field results showed in this thesis obtained for a random single-ion anisotropy. The results obtained from the simulations showed evidences that the configuration of the commensurate phase with period 6 displaying disordered planes, found at low temperatures, may undergo an internaI phase transition to a phase in which such planes are absent. This result is in agreement with previous mean-field studies. For a random single-ion anisotropy, we investigated the phase diagrams of the model within mean-field approximation. For a generic probability distribution of the anisotropy, we obtained the free-energy functional and the mean-field equations, as well as the expressions for the criticallines and tricritical points of the model. In order to investigate disorder effects, we obtained phase diagrams of the model by considering a double-delta and a Gaussian probability distribution of the single-ion anisotropy.

As várias possibilidades de aplicações tecnológicas que o material de diamante permite na indústria de dispositivos impulsionou os avanços ele fabricação de amostras de diamante sintético de alta qualidade. O diamante sintético crescido pela técnica de alta. pressão e alta temperatura (HPHT - High Pressure-High Temperature) utiliza ligas de metais de transição corno solvente-catalizadores. Dentre as várias impurezas de metal de transição introduzidas no material resultante, as impurezas de níquel são as mais bem caraterizaclas, pois os centros relacionados com Ni apresentam características especiais nestas amostras sintéticas. Medidas ele absorção óptica e de ressonância pararnagnética eletrônica têm identificado vários centros relacionados com a impureza de níquel em diamante, tanto isolados como complexos envolvendo defeitos intrínsecos ou dopantes. Entretanto, existem ainda muitas dúvidas sobre a estrutura microscópica destes centros. Neste trabalho apresentamos uma investigação teórica das propriedades eletrônicas e estruturais de impurezas relacionadas com níquel em diamante. / High quality synthetic diamond can be grown from gmphite by high pressure-high temperate menthols, using transition metal (TM) alloys ( containing manganese, iron, nickel, and cobalt) as catalysts. Nickel is the only TM which has been unambiguously identified as present in the resulting synthetic material. Electron paramagnetic resonance (EPR) and optical absorption measurements have identified Ni-related active centers in diamond mostly isolate Ni and Ni-related complexos involving intrinsic defects or dopants. However, there is considerable controversy about the microscopic structure of those centers. We present a theoretical investigation on the structural and electronic properties of nickel impurities in diamond.

As taxas de aniquilação de pósitrons lentos em moléculas são aprimoradas para pósitrons incidentes com energias específicas. Segundo a visão atual do problema, tal fenômeno corresponde a um acoplamento contínuo-discreto do pósitron acompanhado com transições vibracionais na molécula. Este mecanismo é conhecido como ressonância vibracional de Feshbach. Existem basicamente três aspectos que foram desenvolvidos no tempo do mestrado. O primeiro foi a proposta de um modelo analítico para o cálculo das larguras de acoplamento do pósitron em transições vibracionais Raman-Ativas mostrando que sua estimativa pode ser feita a partir de parâmetros da molécula isolada e sua ordem de grandeza é equivalente ao das larguras associadas a transições IR-ativas. O segundo aspecto desenvolvido é a estimativa dos efeitos de correlação elétron pósitron na dinâmica vibracional da molécula principalmente definindo acoplamentos entre modos vibracionais que permitiram a excitação de modos vibracionais, de outro modo, inativos. Foram apresentados, como exemplo, os efeitos de correlação nas moléculas de LiH e NaH. Também foi feita uma estimativa das propriedades de estrutura eletrônica e vibracional para moléculas de mais de um modo normal de vibração. Especificamente, para a molécula de HCN no nível de cálculo MP2, apresentando um método para aproximar, no nível harmônico, os efeitos de correlação elétron-pósitron na superfície de energia potencial. / The annihilation rates for slow positrons in molecules are enhanced for positrons with specific energies. According to the current view of the problem, such phenomenon corresponds to a positron continuum-discrete coupling, accompanied by a coupling of the molecule vibrational states. Such mechanism is described by a vibrational Feshbach resonance. There are, basically, three developed topics in the time of the master degree. The first one is proposing an analytical model for the calculation of the coupling widths of the positron with Raman-Active vibrational transitions. It is showed that this estimation could be computed by some parameters of a single molecule and its order of magnitude is equivalent to coupling widths for IR-active transitions. The second developed topic is the estimation of electron-positron correlation effects in the vibrational dynamics of the molecule mainly by defining couplings between modes which allows excitation of vibrational states, otherwise, inactive. As an example, the effects of the correlation in the NaH and LiH molecules have been presented. An estimation of electronic structure and vibrational properties was also made for molecules with many vibrational normal modes. As an example, the HCN molecule at MP2 level calculation was taken, showing a method to approximate the electron-positron correlation effects, on the potential energy surface, at harmonic level, the electron-positron correlation effects on the potential energy surface.

O silício é o material-base para a indústria de microeletrônica e tem acompanhado a evolução para a nanoeletrônica. Em várias aplicações é importante o processo de química molhada que prevê a presença de moléculas de água na superfície do semicondutor. Todavia, muito pouco ainda é conhecido, teórica e experimentalmente, sobre os mecanismos e as estruturas resultantes da reação da molécula de H2O sobre Si. Aqui, nós apresentamos nosso estudo da dissociação de uma molécula de água sobre as superfícies Si(100)(2x1) (superfície limpa) e Si(100)(2x1):H superfcie monohidrogenada). Nossos resultados foram obtidos com a Teoria do Funcional da Densidade (DFT), enquanto os caminhos de menor energia para a decomposição da molécula sobre a superfície foram obtidos com a metodologia denominada CI-NEB (Climbing Image - Nudging Elastic Band). Nossos resultados mostraram que a dissociação da molécula de água sobre a superfície limpa é independente do sítio de ataque à superf´cie e esta interação ocorre de maneira correlacionada. O produto HSiSiOH desta reação é estável, e a posterior decomposição ocorre via energia térmica. Neste caso, nós mostramos que a transferência do átomo de oxigênio para o dímero é energética e cineticamente favorável em relação à oxidação de sítios subsuperficiais. A superfície monohidrogenda mostra-se muito resistente ao ataque oxidativo. Constatamos que alguns processos oxidativos tem dependêencia com o sítio de ataque, enquanto outros são indiferentes se a interação ocorre em regiões de vale ou sobre a fileira de dímeros. Nossos resultados evidenciam que a rota de ataque sugerida pelos experimentais nao se mostrou cineticamente viável. Assim, nós propomos duas novas rotas oxidativas, uma relacionada à oxidação do dímero e outra de sítio de subsuperfície. Nós provamos que estas duas novas possibilidades são cinética e energéticamente viáveis. Finalmente, apresentamos uma análise das modificações do perfil de corrente de tunelamento (STM - Scanning Tunneling Microscopy) provocadas por estes defeitos. Deste modo, n´os esperamos que este trabalho possa ser uma motivação para a comprovação de nossos resultados. / Silicon is the basic material for microeletronics industry, and for the recent developments in nano eletronics. In many applications, wet chemistry processing is important that is, with the presence of water molecules on the semiconductor surface. However, the reaction mechanism for the H2O molecule with Si, and the resulting structures, are still object of debate, from both theoretical and experimental points of view. Here, we present a detailed study of the dissociation of one water molecule on the surfaces Si (100) (2x1) (clean surface) and Si (100) (2x1): H ) monohydride, covering from the reaction evolution, to the characterization of the final surface. To do that, we use methodologies based on Density Functional Theory the reaction pathways for decomposition of the water molecule on the surface have been carried out with CI-NEB (climbing image nudging elastic band), and we used the Tersoff-Hamann model for surface characterization. Our results show that the water molecule dissociation on the clean surface is independent of the site of attack. The product of this reaction, H-Si-Si-OH unit, is stable and its subsequent decomposition occurs through thermal energy. We also find that the insertion of the oxygen atom a Si surface dimmer is energetically and kinetically favorable compared to absorption in the back-bond (subsurface) sites. Although hydrogenation cannot prevent oxidation of the surface, we can say that the passivation processes are efficient, since the monohydride surface is more resistant to attack by oxygen. In contrast with the clean surface, for this case, some oxidative process have dependency on the site of attack, while others are indifferent whether the interaction occurs in the valley or over the dimmer rows. Our results indicate that the oxidation route suggested by earlier experimental works is not favored. In this way, we propose two new oxidation routes, once related to chemisorption of the oxygen atom on the Si-Si dimmer bond, and another related to the absorption on the back bond, with simultaneous ejection of one H2 molecule. Analysis of energy barriers showed that these two new possibilities are both kinetically and energetically viable. We finally present analyses of the profiles of tunneling current, predicted by STM (Scanning Tunneling Microscopy) for oxygen incorporation in all studied structures. We hope to have contribuited to the understanding of the oxidation processes, and at the same time to motivate new experimental investigations

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The first-principles calculations based on density functional theory (DFT) were employed to study structural, electronic and optical properties of the BaY2F8 and the BaAl2O4 compounds. As a computational tool it is used the FP-LAPW (Full Potential Linear Augmented Plane Wave) method, implemented into the WIEN2k computer code. The calculated lattice parameters and interatomic distances are found to be in a good agreement with experimental values, for both studied compounds. The band gap for the BaY2F8 (BYF) is calculated to be 7.5 eV. Analysis of the electronic structure reveals that the top of the valence band is dominated by the p-states of the F, while the conduction band bottom is primarily composed of the Y d-states. The optical answer of the material in the visible and ultraviolet range is determined by calculating its complex dielectric tensor. This way it was observed that the BYF crystal does not exhibit a large optical anisotropy. The material absorbs light mostly in the energy region between 7.5 and 12.5 eV due to electronic transitions between the populated p-states of the F and the empty states of the neighboring Y and Ba atoms. In the case of the BaAl2O4 the band gap was calculated to be the 4.9 eV by using the Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE) exchange-correlation potential, and 6.9 eV by using the new semi-local modified Becke-Johnson (mBJ) potential. The latter result is found to be in much closer correlation with the experimental findings. The top of the valence band is dominated by the O p-states, while the Ba d-states dominate the conduction band bottom. Analysis of the optical properties reveals that the BaAl2O4 exhibits a low optical anisotropy and that the PBE and mBJ calculations predict significantly different optical characteristics of the compound. / Cálculos de primeiros princípios baseados na teoria do funcional da densidade (DFT Density Functional Theory) foram utilizados para o estudo das propriedades estruturais, eletrônicas e ópticas do fluoreto de bário e ítrio (BaY2F8) puro e do aluminato de bário (BaAl2O4) puro. A ferramenta computacional utilizada para a realização dos cálculos foi a FP-LAPW (Full Potencial Linear Augmented Plane Wave), que é implementada no código Wien2k. A estrutura cristalina de ambos os compostos foi computacionalmente otimizada, permitindo que todos os átomos dentro da célula unitária movam-se até alcançar o equilíbrio. Os parâmetros de rede e as distâncias interatômicas calculadas estão de acordo com os valores determinados experimentalmente. Os resultados para o BaY2F8 (BYF) indicam que o gap teórico fundamental do material puro é de 7.5 eV. A estrutura eletrônica calculada revela que o topo da banda de valência é dominado pelos estados p do flúor, enquanto que o fundo da banda de valência tem predominantemente estados d do ítrio. As respostas ópticas na região do ultravioleta são determinadas pelo cálculo do tensor dielétrico complexo. Dessa forma, foi observado que o cristal do BYF não exibe larga anisotropia óptica e a região em que acontece a maior intensidade de absorção está entre as energias 7.5 e 12.5 eV devido as transições eletrônicas dos estados populados 2p do F para os estados vazios dos átomos vizinhos do ítrio e do bário. No caso do BaAl2O4 os resultados indicam que seu gap fundamental tem um valor de 4.9 eV utilizando o potencial de correlação e troca PBE (Perdew-Burke-Ernzerhof). Porém, utilizando o novo potencial mBJ (modified-Becke-Johnson) o valor encontrado foi de 6.9 eV, que é um valor muito próximo dos resultados experimentais encontrados na literatura. O topo da banda de valência é dominado pelos estados p do oxigênio, enquanto os estados d do bário dominam o fundo da banda de condução. Na análise das propriedades ópticas é observado que o aluminato de bário possui baixa anisotropia óptica e que os potenciais PBE e mBJ mostram diferenças consideráveis em seus resultados.

Esta tese pode ser dividida em três partes que estudam aspectos diferentes das propriedades óticas de sistemas de nitretos do grupo-III na fase cúbica especificamente GaN, InGaN e AlGaN. As amostras foram crescidas pela técnica de epitaxia de feixes moleculares assistida por plasma sobre substratos de GaAs (001). As técnicas de caracterização ótica de fotoluminescência (PL), fotoluminescência de excitação (PLE), espectroscopia Raman e fotorefletância (PR) foram usadas para investigar estes três materiais. A técnica de Difração de raios X foi empregada em alguns dos estudos para correlacionar as propriedades óticas com as estruturais. O primeiro material estudado foi o c-GaN. Os espectros de PR mostram um sinal que interpretamos como uma transição banda a banda, a partir do qual é determinada a dependência com a temperatura do gap principal do c-GaN. Os resultados nos permitem estimar a energia de ligação do complexo formado por um éxciton ligado a um aceitador neutro. Além disso, a partir dos nossos resultados de PL e PLE são obtidos valores quantitativos para a energia do limiar de absorção e o parâmetro de alargamento. Também é observado um segundo limiar de absorção devido às inclusões da fase hexagonal. O estudo do c-GaN dopado com carbono mostrou como funciona o mecanismo de incorporação deste elemento. O carbono inicialmente entra nas vacâncias de N produzindo uma melhora significativa na qualidade cristalina do material. No entanto, para concentrações maiores, este começa a entrar nos interstícios e formar complexos de carbono, com a conseqüente perda na qualidade cristalina do material. O segundo sistema estudado foi o de heteroestruturas duplas de c-GaN/InGaN/GaN. Os resultados de PL mostram que à temperatura ambiente todas as amostras emitem entre 2,3 e 2,4 eV, independentemente da composição do InGaN. Medidas de raios X revelam uma fase rica em índio com x=0,56, a qual ocorre também em todas as amostras. Experimentos de fotoluminescência ressonante de excitação indicam que a fotoluminescência provém de estruturas tipo pontos quânticos na fase rica em índio. O estudo final envolveu múltiplos poços quânticos de AlGaN/GaN. Os espectros de PL e PR mostram características que podem ser claramente identificadas como forte recombinação radiativa acontecendo nas regiões dos poços de GaN. As energias de confinamento de portadores, medidas nos poços quânticos, estão em concordância com os resultados calculados usando o método kp a partir de um modelo de Kane de oito bandas assumindo interfaces ideais entre as barreiras e o poço. / This thesis can be divided into three parts that study different aspects of optical properties in the cubic group III-nitride semiconductor system, specifically GaN, InGaN, and AlGaN. The samples were grown by plasma-assisted molecular beam epitaxy on (001) GaAs substrates. The optical techniques of photoluminescence (PL), photoluminescence excitation spectroscopy (PLE), Raman spectroscopy, and photo reflectance (PR) were used to investigate the different materials. X-ray diffraction was employed in some of the studies to correlate the optical and structural properties. The first material studied was c-GaN. PR spectra show a feature that we interpret as a band-to-band transition. From this spectral feature the temperature dependence of the main c-GaN gap is determined. The results allow us to estimate the binding energy of the complex formed by an exciton bound to a neutral acceptor. Moreover, from our PL and PLE results, quantitative values for the absorption-edge energy and lifetime broadening are obtained. A secondary absorption-edge due to hexagonal inclusions is also observed. The carbon doped c-GaN study gave us some insight into the carbon incorporation mechanism. Carbon initially enters into N vacancies producing a marked improvement in the crystalline properties of the material. At higher concentrations, however, it begins to enter interstitially and form carbon complexes, with the consequence o f a decrease in crystalline quality. The second system studied consisted of c-GaN/InGaN/GaN double heterostructures. PL results show that the room temperature emission of ali samples is between 2.3 and 2.4 eV regardless of InGaN composition. X-ray diffraction measurements reveal an In-rich phase with x=0.56, also in all the samples. Resonant excitation experiments indicate that the photoluminescence stems from quantum-dotlike structures of the In-rich phase. The final study involved AlGaN/GaN multiple quantum wells. PL and PR spectra display features that can be clearly ascribed to strong radioactive recombination taking place in the GaN quantum well regions. The measured carrier confinement energies in the quantum wells are in good agreement with results of calculations carried out using an eight-band kp Kane model assuming ideal sharp barrier/well interfaces.