Orientador: Marcus A. M. de Aguiar / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-23T21:58:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tiago_MuriloLouzeiro_M.pdf: 2152043 bytes, checksum: b9228e2be619c9a98020cc05af44aae2 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Ultimamente, o interesse por sistemas mesoscópicos tem crescido bastante, tanto pela existência de teorias refinadas, capazes de modelar tais sistemas, quanto pêlos recentes avanços experimentais que tornaram possível o teste laboratorial das principais previsões teóricas. Inicialmente, a motivação para se desenvolver a teoria de órbitas periódicas foi entender como os efeitos de ergodicidade e comportamento classicamente caótico se manifestam a nível quântico. Nesse sentido, uma classe importante de sistemas estudados foi a de bilhares quânticos, aplicados posteriormente na modelagem de sistemas mesoscópicos. Essa dissertação tem duas partes principais: na primeira, expomos o modelo de bilhares e como resolver a equação de autovalores de energia; na segunda, modelamos um gás mesoscópico magnetizado por um bilhar quântico. Nessa ocasião, explicitamos a relação entre as propriedades termodinâmicas do gás e as propriedades semiclássicas do bilhar .Também são discutidas as principais características da resposta do gás à aplicação de um campo magnético externo, bem como a relação entre estas e a informação experimental disponível / Abstract: During the last years, mesoscopic systems have been attracting much interest in Theoretical Physics, due to the implementation of important theories in this field such as the semiclassical theory of periodic, classical, orbits. The recent progresses in experimental techniques, in semiconductor materials, showed that the manipulation of real systems with as few trapped electrons as some hundreds or thousands is feasible. But the theory of periodic orbits was proposed originally to explain how the effects of ergodicity and classical chaos are detected in the quantum world, if they can be detected. To this aim, quantum billiards were a class of important systems of study, because they are simple and their classical dynamics may or may not show chaos, depending on their properties. This dissertation will discuss initially the system of study: a quantum billiard in an external magnetic field, and the numerical-analytic methods useful to calculate their eigenfunctions and eigenenergies, mainly using Green 's Function techniques. The model of a magnetized electron gas enclosed in such a billiard will be discussed in the second part, where we will relate the main features of its magnetic susceptibility and the classical information: periodic orbits. Some important properties of the magnetic susceptibility, theoretical and experimental, will be explained at the end / Mestrado / Física / Mestre em Física

Orientador: Guillermo Gerardo Cabrera Oyarzun / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-09-24T19:11:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dartora_CesarAugusto_D.pdf: 2101604 bytes, checksum: 3eb6940416ec56ede441909468db04be (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: O interesse atual e crescente nos sistemas mesoscópicos se deve à miniaturização cada vez maior dos dispositivos eletrônicos e à produção de materiais com possibilidade de armazenar informação em altas densidades (Gbits e Terabits/pol 2 ). A Física Mesoscópica descreve fenômenos que ocorrem em uma escala de tamanhos intermediária entre o macroscópico e o microscópico. Esta região cinzenta permite interpolar entre o regime atômico-molecular e o limite macroscópico, dominado este último pelas propriedades de volume (bulk ), que são objetos usuais de estudo em Física da Matéria Condensada. Na escala de nanometros e dezenas de nanometros, os elétrons podem propagar-se sem sofrer espalhamento inelástico (regime balístico) e a fase da função de onda pode manter sua coerência em escala da ordem do tamanho do sistema, dando lugar aos típicos fenômenos de interferência quântica. Neste trabalho fazemos um estudo detalhado das propriedades de transporte quântico em sistemas mesoscópicos, onde as barreiras de tunelamento fazem parte de diversos dispositivos eletrônicos. Estes sistemas incluem barreiras isolantes entre eletrodos metálicos, nanocontatos metálicos e junções tipo Josephson entre supercondutores. As principais estruturas aqui estudadas são as junções magnéticas de tunelamento e os nanofios e nanocontatos ferromagnéticos. Em ambos o fenômeno da magnetorresistência gigante (GMR) está presente, porém as origens do fenômeno são diferentes. Em junções de tunelamento a GMR tem origem na densidade de estados dos elétrons de condução nos eletrôdos ferromagnéticos, entre os quais uma barreira isolante é colocada, bem como no tunelamento inelástico assistido por mágnons que surgem nas interfaces entre eletrodos e região isolante. Em nanocontatos e nanofios o fenômeno deve-se principalmente ao forte espalhamento de elétrons com dependência de spin na presença de paredes de domínio magnéticas / Abstract: The interest in mesoscopic systems has grown significantly due to the increasing miniaturization of electronic devices and the production of materials which makes possible to store information in higher densities (Gbits and Terabits/in 2 ). The Mesoscopic Physics describes phenomena that happen in an intermediary scale of sizes between the macroscopic and the microscopic world. This gray region allows to interpolate between the atomic-molecular regime and the macroscopic limit, the last one dominated by bulk properties which are the usual subject of Condensed Matter Physics. In the nanometer and tens of nanometers scale electrons can pro-pagate without suffering inelastic scattering (ballistic regime) and the phase of the wavefunction maintain its coherence in the scale of system¿s size, giving place to the typical phenomena of quantum interference. In this work a detailed study of quantum transport properties in mesoscopic systems, where the tunnelling barriers make part of many electronic devices, is done. These systems include insulating barriers between metallic electrodes, metallic nanocontacts and nanowires, and Josephson junctions between superconductors. The main structures here studied are magnetic tunnelling junctions and ferromag-netic nanowires and nanocontacts. In both cases the giant magnetoresistance phe-nomenon (GMR) is present, however the origins of it are quite different. In tun-neling junctions, where an insulating barrier is placed between two ferromagnetic electrodes, the GMR is due to both, density of states effects at the ferromagnetic elec-trodes, and inelastic tunneling from magnons at the interface regions. In nanowires and nanocontacts the transport is strongly in uenced by spin-dependent scattering in the presence of magnetic domain walls / Doutorado / Física da Matéria Condensada / Doutor em Ciências

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

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The scientific advances we have experienced in recent decades have enabled us to produce systems in the mesoscopic scale. These systems have become very useful as research tools in various areas of science. In mesoscopic physics the ondulatory characteristic of electrons is more evident than in classical physics and the electron conduction process is better represented by the wave function that describes it. Examples of application of mesoscopic systems are quantum dots which are open cavities where electrons are limited to flow through. Thus, the objective of this work is to study the effects of decoherence in the transport of electrons in two systems: i) quantum dot with a fictitious guide and ii) quantum dot with stub, where we take into account ondulatory properties of electrons. The formalism that we use is the scattering matrix, which relates the incoming and outgoing amplitudes in the scattering of waves coming in and out of the scattering region. Since the studied systems are chaotic, the scattering matrices can be treated as random. These matrices were generated by computational simulation and then the conductance values were computed. The conductance distribution was obtained by means of probabilistic analysis. / Os avanços científicos que temos experimentado nas últimas décadas proporcionaram a construção de sistemas em escala mesoscópica. Esses sistemas tornaram-se muito úteis como ferramentas de investigação em diversas áreas da ciência. Na física mesoscópica a característica ondulatória dos elétrons é mais evidente do que na física clássica e o processo de condução dos elétrons é melhor representado pela função de onda que os descreve. Exemplos da aplicação de sistemas mesoscópicos são os pontos quânticos que são cavidades abertas por onde os elétrons são limitados a fluirem. Dessa forma, o objetivo deste trabalho é estudar os efeitos da decoerência no transporte de elétrons em dois sistemas: i) ponto quântico com guia fictício e ii) ponto quântico com estube, onde levamos em consideração as propriedades ondulatórias dos elétrons. O formalismo que utilizamos é o da matriz de espalhamento, a qual relaciona as amplitudes das ondas que entram e saem da região de espalhamento. Como os sistemas estudados são caóticos, as matrizes de espalhamento podem ser tratadas como aleatórias. Geramos estas matrizes por meio de simulação computacional e delas extraímos a condutância do sistema. A distribuição da condutância foi obtida por meio de uma análise probabilística.