BATISTA JÚNIOR, Francisco Florêncio. Propriedades de Transportes em Fios e Poços quânticos. 2009. 73 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Curso de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2009. / Submitted by francisco lima (admir@ufc.br) on 2014-02-12T13:23:49Z No. of bitstreams: 1 2009_dis_ffbatistajunior.pdf: 2130158 bytes, checksum: b1fb8a073525f92e04312329bc0c9f5a (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2014-02-28T21:37:54Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_dis_ffbatistajunior.pdf: 2130158 bytes, checksum: b1fb8a073525f92e04312329bc0c9f5a (MD5) / Made available in DSpace on 2014-02-28T21:37:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_dis_ffbatistajunior.pdf: 2130158 bytes, checksum: b1fb8a073525f92e04312329bc0c9f5a (MD5) Previous issue date: 2009 / Semiconductor materials are responsible for the large development in electronic industry, what made it possible the creation of new devices. The heterostructures gave a large impulse to the solid-state physics. Semiconductors study is nowadays concentrated in the low-dimensional systems, as quantum wells, quantum wires, quantum dots and quantum rings. In this work, we investigate the transport properties of heterostructured quantum wires of double barrier. We begin with calculation of radial confinement energy in a quantum wire InAs/InP of double barrier. We use a cylindrical model of wire with gradual and abrupt interfaces. Transmission coefficients are calculated. We study its behavior varying barriers width,distance between them and the wire radius. In the future, we will use these results to calculate electric current through the device. We also investigate transport properties of bidimensional systems with self-energy potential. We use heterostructures of Si/SiO2 and Si/HfO2. We solve Poisson’s equation with " depending on z, expanding the potential in a Fourier-Bessel series, finding the image potential of the barriers. We calculate the electric current through this potential in function of the applied voltage, varying temperature and the distance between the barriers. We also consider gradual interfaces for the simple barrier case. / Materiais semicondutores são os principais responsáveis pelo grande crescimento da indústria eletrônica e pelo surgimento de novas tecnologias. A criação de heteroestruturas possibilitou um grande impulso à física do estado sólido. Atualmente, o estudo de semicondutores está concentrado em sistemas de dimensionalidade reduzida, como os poços, fios, pontos e aneis quânticos. Neste trabalho, investigamos as propriedades de transporte em fios quânticos heteroestruturados de barreira dupla e em sistemas bidimensionais de barreira simples e dupla. Iniciamos com o cálculo da energia do confinamento radial no fio quântico InAs/InP de barreira dupla. Usamos um modelo de fio cilíndrico com e sem interfaces graduais. Calculamos as transmissões através das barreiras e estudamos o comportamento das mesmas variando a largura das barreiras, a distância entre elas e o raio do fio. Futuramente utilizaremos estes resultados para o cálculo da corrente elétrica através do dispositivo. Também investigamos as propriedades de transporte em sistemas bidimensionais com potencial de auto-energia. Utilizamos heteroestruturas formadas por Si/SiO2 e Si/HfO2. Sendo as constantes dielétricas dos óxidos diferentes do silício, resolvemos a equação de Poisson com " dependente de z. Expandimos o potencial em uma série de Fourier-Bessel, encontrando, por fim, o potencial imagem para as barreiras. Calculamos a corrente elétrica através deste potencial em função da voltagem, variando a temperatura, a distância entre as barreiras. Também levamos em conta as interfaces graduais para o caso de barreira simples.

OLIVEIRA, Claudio Lucas Nunes de. Excitons em Sistemas Quânticos 0-2D. 2005. 116 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2005. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2015-05-07T17:09:25Z No. of bitstreams: 1 2005_dis_clnoliveira.pdf: 1729842 bytes, checksum: 61191dfaedb56331176b4cb1c951e7e7 (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2015-05-07T17:23:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2005_dis_clnoliveira.pdf: 1729842 bytes, checksum: 61191dfaedb56331176b4cb1c951e7e7 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-07T17:23:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2005_dis_clnoliveira.pdf: 1729842 bytes, checksum: 61191dfaedb56331176b4cb1c951e7e7 (MD5) Previous issue date: 2005 / In the last few decades the physics of low dimensional semiconductor systems have attracted much attention due to the potential applications that arise from their due to electronic and optical properties. For example, InGaAs and InGaAsP heterostructures are currently used in optoelectronic applications that operate in the infrared spectrum. In such systems, the con_nement of charges can be realized in one, two or in three dimensions. The optical properties of quantum con_nement systems are basically determined by electronic transitions. Excitons, formed by an electron-hole pair bounded by coulombic interaction, are the responsible for the emission wavelenght. The aim of this work is to computer the ground state exciton energies in quantum wells, cylindrical quantum wires and pyramidal quantum dots as a function of the their size and shape. The results show that the exciton energies of In0:4Ga0:6As/GaAs quantum wells and wires are in the range from 0.9 to 1.3 eV. The results of In0:4Ga0:6As/GaAs pyramidal quantum dots show that the e-lh (e-hh) recombination energies are approximately 1.3-1.4 (1.18-1.28) eV. / A física de sistemas semicondutores de baixa dimensionalidade tem evoluído bastante nas últimas décadas. Em parte, porque essas estruturas oferecem a oportunidade de testarmos vários modelos teóricos, mas também porque existe um grande potencial de aplicação tecnológica derivada das propriedades de tais estruturas e dos materiais que a formam. Como exemplo, temos as heteroestruturas semicondutoras formadas com os materiais InGaAs e InGaAsP que são de grande utilidade em dispositivos optoeletrônicos emitindo na região do infravermelho. Nesses sistemas podemos fazer um confinamento dos portadores de carga, como elétrons e buracos, em uma, duas ou em três direções, aos quais são chamados de poço (2D), fio (1D) e ponto quântico (0D), respectivamente. As propriedades óticas dos semicondutores são determinadas pelos autovalores e autovetores do movimento dos elétrons e buracos. Os excitons que é o par elétron-buraco interagindo entre si são os maiores responsáveis pela emissão (pico da fotoluminescência) em sistemas de confinamento em semicondutores. A interação colombiana e o tipo de confinamento imposto pela construção dessas estruturas junto com suas interfaces graduais afeta o movimento desses portadores. O nosso objetivo neste trabalho é calcular a energia de emissão dos excitons elétron-buraco leve e elétron-buraco pesado em poços, fios cilíndricos e em pontos quânticos piramidais em função de seus parâmetros de dimensionalidade. Os resultados obtidos mostram as energias do exciton no poço e no fio quântico In0.4Ga0.6As/GaAs na mesma ordem de grandeza, estando na faixa de 0.9 à 1.3 eV. Para o ponto piramidal, as energias de recombinação do par e-hh (e-lh) estão na faixa de 1.3-1.4 (1.18-1.28) eV.

Neste trabalho estudamos os efeitos polarônicos sobre um gás de elétrons quase bidimensional presente em heteroestruturas semicondutoras (heterojunções e poços quânticos de GaAs-AlGaAs) sob a ação de um campo magnético uniforme aplicado na direção perpendicular a interface, através de teoria de perturbação de segunda ordem. Calculamos a massa ciclotrônica considerando a interação elétron-fonon LO e os efeitos de blindagem e não parabolicidade da banda de condução do GaAs. Os resultados obtidos são comparados com recentes dados experimentais de ressonância ciclotronica e apresentam ótima concordância. Estudamos também a energia de ligação do estado fundamental de uma impureza hidrogenóide localizada no interior de um fio quântico retangular de GaAs envolvido por AlGaAs, como função das dimensões do fio para varias alturas das barreiras de variacional, usando várias formas para a função de onda tentativa do sistema. Consideramos também a contribuição polarônica a energia de ligação. Comparamos nossos resultados com recentes cálculos da energia de ligação, efetuados por outros autores. / In this work we study the polaronic effects on the two dimensional electron gas present in semiconductor heteroestructures (GaAs-AlGaAs heterojunctions and quantum wells) when a uniform magnetic field is applied perpendicular to the interface, using second order perturbation theory. By taking into account the effect of nonparabolicity and screening of the electron-fonon LO interaction the calculated effective mass is compared to the recent experimental date. Good agreement is found with available date. The binding energies of a hydrogenic impurity located in quantum well wires of GaAs surrounded by AlGaAs are calculated as a functions of the size of the wire for several values of the heights of the potential barriers and diferent positions of the impurity inside the wire. We follow a variational approach choosing several trial wave functions for the ground state. The polaronic contribution to the binding energy is considered. We compare our results with those previously obtained by other authors.

Neste trabalho estudamos os efeitos polarônicos sobre um gás de elétrons quase bidimensional presente em heteroestruturas semicondutoras (heterojunções e poços quânticos de GaAs-AlGaAs) sob a ação de um campo magnético uniforme aplicado na direção perpendicular a interface, através de teoria de perturbação de segunda ordem. Calculamos a massa ciclotrônica considerando a interação elétron-fonon LO e os efeitos de blindagem e não parabolicidade da banda de condução do GaAs. Os resultados obtidos são comparados com recentes dados experimentais de ressonância ciclotronica e apresentam ótima concordância. Estudamos também a energia de ligação do estado fundamental de uma impureza hidrogenóide localizada no interior de um fio quântico retangular de GaAs envolvido por AlGaAs, como função das dimensões do fio para varias alturas das barreiras de variacional, usando várias formas para a função de onda tentativa do sistema. Consideramos também a contribuição polarônica a energia de ligação. Comparamos nossos resultados com recentes cálculos da energia de ligação, efetuados por outros autores. / In this work we study the polaronic effects on the two dimensional electron gas present in semiconductor heteroestructures (GaAs-AlGaAs heterojunctions and quantum wells) when a uniform magnetic field is applied perpendicular to the interface, using second order perturbation theory. By taking into account the effect of nonparabolicity and screening of the electron-fonon LO interaction the calculated effective mass is compared to the recent experimental date. Good agreement is found with available date. The binding energies of a hydrogenic impurity located in quantum well wires of GaAs surrounded by AlGaAs are calculated as a functions of the size of the wire for several values of the heights of the potential barriers and diferent positions of the impurity inside the wire. We follow a variational approach choosing several trial wave functions for the ground state. The polaronic contribution to the binding energy is considered. We compare our results with those previously obtained by other authors.

Nós calculamos o efeito da interação elétron-fonons longitudinais óticos (LO) sobre a energia de transição ls &#8594 2p+ entre os níveis de uma impureza doadora, localizada em um poço quântico de GaAs-AlxGa1-xAs. Nossos resultados para a energia de transição em função do campo magnético aplicado mostram claramente, que a saturação da energia de transição (efeito pinning) ocorre na energia dos fônons LO, em boa concordância com recentes dados experimentais. Obtemos também a massa de cíclotron de polarons confinados em fios quânticos quase-unidimensionais, com potencial de confinamento parabólico. Observamos que o comportamento da massa é diferente daquele para sistemas bi-dimensionais e que esta diferença é maior quanto maior o potencial de confinamento. Para a heterojunção de GaAs-AlGaAs e GaAs-GaSb, investigamos a importância da interação elétron-fonons interfaciais sobre a massa de cíclotron. Verificamos que a contribuição dos fonons interfaciais é fundamental nas regiões próximas às resonâncias, onde domina o espectro. Finalmente, calculamos a energia de ligação de uma impureza hidrogenóide, localizada no centro de um ponto quântico circular de GaAs-AlGaAs. Na ausência de campo magnético aplicado, obtivemos uma expressão analítica para a função de onda do elétron ligado. Notamos, que a influência do campo magnético sobre a energia de ligação é fraca nas regiões de pequenos raios, devido ao forte potencial de confinamento. / We calculate the effects of the electron-longitudinal optical (LO) phonons interaction on the intra donor ls &#8594 2p+ transition energy in GaAs-AlGaAs quantum wells structures. Our results to the transition energy as a function of the magnetic Field strength, show that the pinning effect occur in the phonon LO energy in good agreement with recent experimental data. The cyclotron mass of polarons confined in quasi.one.dimensional quantum-well wires with parabolic confinement potential, is also obtained. The behavior of electrons effective mass with magnetic field is different, of the two-dimensional systems, and the difference increase when the confinement potential increase. To heterojunctions of GaAs-AlAs and GaAs-GaSb, we investigate the electroninterfacials optical (IO) phonons interactions on the effective cyclotron mass. We find that the electron-IO-phonons interaction is fundamental near the resonances, where they dominate the spectra. Finally, the ground state binding energy of donor impurity, placed in the center of a circular quantum dot is calculated. Without magnetic field, we obtained the analytic expression to the bound electron wave function. The influence of the magnetic field on the donor binding energy is weaker, when the radius of the quantum dot became smaller.

Nós calculamos o efeito da interação elétron-fonons longitudinais óticos (LO) sobre a energia de transição ls &#8594 2p+ entre os níveis de uma impureza doadora, localizada em um poço quântico de GaAs-AlxGa1-xAs. Nossos resultados para a energia de transição em função do campo magnético aplicado mostram claramente, que a saturação da energia de transição (efeito pinning) ocorre na energia dos fônons LO, em boa concordância com recentes dados experimentais. Obtemos também a massa de cíclotron de polarons confinados em fios quânticos quase-unidimensionais, com potencial de confinamento parabólico. Observamos que o comportamento da massa é diferente daquele para sistemas bi-dimensionais e que esta diferença é maior quanto maior o potencial de confinamento. Para a heterojunção de GaAs-AlGaAs e GaAs-GaSb, investigamos a importância da interação elétron-fonons interfaciais sobre a massa de cíclotron. Verificamos que a contribuição dos fonons interfaciais é fundamental nas regiões próximas às resonâncias, onde domina o espectro. Finalmente, calculamos a energia de ligação de uma impureza hidrogenóide, localizada no centro de um ponto quântico circular de GaAs-AlGaAs. Na ausência de campo magnético aplicado, obtivemos uma expressão analítica para a função de onda do elétron ligado. Notamos, que a influência do campo magnético sobre a energia de ligação é fraca nas regiões de pequenos raios, devido ao forte potencial de confinamento. / We calculate the effects of the electron-longitudinal optical (LO) phonons interaction on the intra donor ls &#8594 2p+ transition energy in GaAs-AlGaAs quantum wells structures. Our results to the transition energy as a function of the magnetic Field strength, show that the pinning effect occur in the phonon LO energy in good agreement with recent experimental data. The cyclotron mass of polarons confined in quasi.one.dimensional quantum-well wires with parabolic confinement potential, is also obtained. The behavior of electrons effective mass with magnetic field is different, of the two-dimensional systems, and the difference increase when the confinement potential increase. To heterojunctions of GaAs-AlAs and GaAs-GaSb, we investigate the electroninterfacials optical (IO) phonons interactions on the effective cyclotron mass. We find that the electron-IO-phonons interaction is fundamental near the resonances, where they dominate the spectra. Finally, the ground state binding energy of donor impurity, placed in the center of a circular quantum dot is calculated. Without magnetic field, we obtained the analytic expression to the bound electron wave function. The influence of the magnetic field on the donor binding energy is weaker, when the radius of the quantum dot became smaller.