Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseSFFPS.pdf: 1833696 bytes, checksum: 2dcb008b4bd422c525fbffa1eb94608c (MD5) Previous issue date: 2004-04-02 / Financiadora de Estudos e Projetos / Experimental and theoretical studies of the aspects of particle-like and collective behavior of electrons in the proximity of the edges of two-dimensional (2DES) and quasi-one-dimensional (Q1DES) systems, named quantum wires (QWs), in semiconductor heterostructures reveal the important role of the electron-electron interaction on the edge states in the integer quantum Hall regime (IQHR). In this thesis we treat two essentially di&#64256;erent problems concerning the e&#64256;ects of the electron-electron interaction in low-dimensional electron system in the IQHR. The first problem is related to the suppression of the spin-splitting of the lowest Landau level (LL) (n = 0) due to many-body e&#64256;ects (the electron-electron interaction including exchange and correlation e&#64256;ects of the edge states) in QWs in the IQHR, where the electron behavior is particle-like. Two scenarios are discussed for the collapse of the IQHR at &#957; = 1 for an electron channel of e&#64256;ective width W modelling the QW. In the first scenario we assume that there is no electron redistribution in the region limited by W at a critical magnetic field B(1) cr , for which the Fermi level (FL) coincides with the bottom of the highest empty LL, at the threshold of the spin-splitting. For B < B(1) cr the IQHR at &#957; = 1 is termodinamically unstable. This scenario is analyzed within the generalized local density approximation (GLDA) developed here for the QW, at high magnetic fields - &#969;c À &#8486;, where &#969;c and &#8486; are the ciclotronic and lateral confinement (which we assume as parabolic one) frequencies, respectively. In the second scenario, we consider the possibility of a transition for the IQHR at &#957; = 2 with an e&#64256;ective width W/2, at a critical magnetic field B(2) cr . In this scenario, the collapse of the IQHR at &#957; = 1 is studied within the Hartree-Fock approximation (HFA), when the bare factor g0 is neglected (this is a good approximation for QWs based on GaAs). We show that the contribution for the total energy coming from the direct interaction (Hartree term) has a strong e&#64256;ect on B(2) cr due to the high electron redistribution inside the narrow channel that defines the QW at B(2) cr . In both scenarios, the enhanced spin-splitting by exchange is suppressed at the critical magnetic field. From our results, we conclude that only the first scenario explains all the experimental findings obtained by Wróbel et al. and Pallecchi et al.. In the second problem, where the collective aspects of the electron system are dominant, we study the influence of the temperature on the dispersion relation and the spatial structure of the edge magnetoplasmons (EMPs) in wide electron channels in the RHQI at &#957; = 1 (2) and 4, in the range ¯h&#969;c À kB T À ¯hvH gn/2 0, for di&#64256;erent dissipation regimes, by extending the pioneering work by Balev and Studart; here, ¯h is the constant of Planck constant (by 2&#960;), kB is the constant of Boltzmann, vH gn is the group velocity (in Hartree approximation) of the edge states of n-th LL, and 0 is the magnetic lenght. A new mode called the edge helicon is found which is the only one that survive for very strong dissipation regime. For a sake of completeness, the general picture of the other modes is presented in the weak dissipation regime. EMPs in the IQHR for &#957; = 4 are also evaluated for weak dissipation and we find strong renormalization of the pure EMPs when the Coulomb interaction is considered appropriately. In all studied cases the important e&#64256;ect of the gate and the air from a distance d of the wide electron channel is considered. / Diversos estudos experimentais e teóricos, envolvendo tanto o comportamento do tipo partícula quanto coletivo dos elétrons numa estreita região próxima às fronteiras de sistemas bidimensionais (SE2Ds) e quase-unidimensionais (SEQ1Ds), ou fios quânticos (FQs), em heteroestruturas semicondutoras, vêm revelando o importante papel da interação elétron-elétron dos estados de borda no regime Hall quântico inteiro (RHQI). Dois problemas essencialmente diferentes quanto à natureza de sua manifestação, mas interligados quanto ao meio e regime em que são inseridos, são tratados nesta tese. O primeiro problema aborda a supressão do desdobramento de spin do mais baixo nível de Landau (NL) (n = 0) devido a efeitos de muitos corpos (interação elétron-elétron incluindo troca e correlação dos estados de borda) em FQs no RHQI, cujo comportamento eletrônico se manifesta como sendo do tipo de partícula. Aqui são discutidos dois cenários para o colapso do RHQI com &#957; = 1 no FQ com largura efetiva W . No primeiro cenário assumimos que não há redistribuição dos elétrons na região limitada por W na presença de um campo magnético crítico B(1) cr , tal que o nível de Fermi (NF) coincide com o fundo do mais alto NL vazio, no limiar do desdobramento de spin. Para B < B(1) cr o RHQI com &#957; = 1 é instável termodinamicamente. Este cenário é tratado dentro da aproximação da densidade local generalizada (ADLG) desenvolvida aqui para o FQ, em altos campos magnéticos - &#969;c À &#8486;, onde &#969;c e &#8486; são as freqüências ciclotrônica e de confinamento lateral (que nós consideramos como sendo parabólico), respectivamente. No segundo cenário, consideramos a possibilidade de uma transição para o RHQI com &#957; = 2 com uma largura duas vezes menor, W/2, no caso de um campo magnético crítico B(2) cr . Neste cenário, o colapso do RHQI com &#957; = 1 é estudado dentro da aproximação de Hartree-Fock (AHF), quando o fator g0 puro é desprezado (uma boa aproximação para FQs baseados em GaAs). Mostramos que a contribuição para a energia total da interação direta (termo de Hartree) tem um grande efeito sobre B(2) cr por causa da forte redistribuição dentro do canal estreito que cr . Em ambos os cenários, o desdobramento de spin realçado pelo termo de troca é suprimido no campo magnético crítico. De acordo com tais resultados, fomos levados a concluir que somente nosso primeiro cenário explica todas as observações experimentais, obtidas por Wróbel et al. e Pallecchi et al., pertinentes ao nosso estudo. O segundo problema, cujo comportamento eletrônico se manifesta como sendo do tipo coletivo, aborda os efeitos da temperatura sobre a dispersão e a estrutura espacial dos magnetoplasmons de borda (MPBs) em canais eletrônicos largos (ou SE2Ds) no RHQI com &#957; = 1(2) e 4, considerando o intervalo de temperaturas T não-muito-baixas, ¯h&#969;c À kB T À ¯hvH gn/2 0, e diferentes regimes de dissipação, numa extensão ao trabalho pioneiro desenvolvido por Balev e Studart; aqui, ¯h é a constante de Planck (por 2&#960;), kB é a constante de Boltzmann, vH gn é a velocidade de grupo (na aproximação Hartree) dos estados de borda do n-ésimo NL e 0 é o comprimento magnético. Assim, um novo modo denominado hélicon de borda foi encontrado, sendo o único dentre os vários outros modos presentes a sobreviver sob o regime de dissipação muito forte, revelando o importante papel da interação elétron-elétron. Por questão de completeza, um quadro geral dos outros modos é apresentado no regime de fraca dissipação. MPBs no RHQI com &#957; = 4 são também avaliados na região de fraca dissipação, onde é verificada uma forte renormalização dos MPBs puros quando considerada a interação coulombiana entre eles. Em todos casos o importante efeito do portão (gate) e ar a uma distância d dos canais largos é considerado.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseVEEC.pdf: 1596360 bytes, checksum: a1bc2433298a824834d595326d99a608 (MD5) Previous issue date: 2005-03-22 / Financiadora de Estudos e Projetos / In the present work, the localization properties of the single-particle and collective excitations subjected to a random potential in the AlGaAsSi alloys and in the intentionally disordered GaAs/AlGaAs:Si superlattices (SL s)were investigated by magnetoresistance and Raman scattering. As it is well known, the fluctuations of the eletronic potential, which occur in doped SL s and alloys destroy the translational invariance giving rise to a spatial coherence length of the elementary excitations and, as consequence, cause the breakdown of the Raman selection rules leading to the broadening and assymetry of the Raman lines. The analysis of the shape of the spectral lines allows one to determine the coherence lengths of the elementary excitations involved in the Raman process and thus, to study their localization properties. It was shown that the Landau damping determines the localization lengths of the collective plasmon-like excitations in bulk AlGaAs alloy. Meanwhile the localization lengths of both,the single-particle and collective excitations are limited by disorder in the intentionally disordered superlattices. The localization lengths of the plasmon-like excitations obtained by Raman Spectroscopy was compared with the phase-breaking lengths measured by Magnetoresistance. We had verified that in superlattices the localization length of the individual electron was found to be considerably larger than localization length corresponding to the collective excitations. This suggests that the effect of disorder has weaker influence on the electrons than on their collective motion and that the interaction, which gives rise to the collective effects, increase the localization. / Neste trabalho, as propriedades de localização das excitações de uma partícula e das excitações sujeitas a um potencial aleatório em ligas AlGaAs:Si e em superredes intencionalmente desordenadas GaAs/AlGaAs:Si (SL s) foram investigadas por magnetoresistência e espalhamento Raman. Como é bem sabido, as flutuações do potencial eletrônico, que ocorrem em SL s e ligas dopadas destroem a invariância translacional permitindo o aparecimento de um comprimento de localização espacial das excitações elementares e, como consequência, causando a relaxação das regras de seleção o que provoca a largura e assimetria das linhas Raman. A análise da forma das linhas espectrais permite determinar os comprimentos de localização das excitações elementares envolvidas no processo Raman e assim, estudar suas propriedades de localização. No caso das ligas AlGaAs:Si, mostrou-se que o amortecimento de Landau determina os comprimentos de localização das excitações coletivas tipo plasmon. Entretanto, nas SL s intencionalmente desordenadas, as propriedades de localização tanto das excitações de uma partícula quanto das excitações coletivas são limitadas pela desordem. Os comprimentos de localização das excitações tipo plasmon obtidos por espectroscopia Raman foram comparados com os comprimentos de coerência de fase do elétron medidos por magnetoresistência. Verificamos que em superredes o comprimento de localização das excitações de uma partícula é consideravelmente maior que o comprimento de localização das excitações coletivas. Isto sugere que o efeito da desordem é mais fraco para os elétrons do que para os movimentos coletivos e que a interação permite que os efeitos coletivos aumentem a localização.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3924.pdf: 7419866 bytes, checksum: f261961e660d143baa3b2de0edca2b9f (MD5) Previous issue date: 2011-10-14 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this work, we have investigated Ga1-xMnxAs/GaAs/AlAs quantum wells (QWs) with low Mn concentration (x < 0.1%) grown by Molecular Beam Epitaxy at substrate temperatures of 400 and 450°C. We have investigated the time-resolved and polarized resolved photoluminescence as a function of laser power excitation, temperature and magnetic field for samples of 4nm and 6nm QW width. The emission spectra of the 4nm QW show two emission bands. The lower band energy presented a distinct behavior with a relatively long decay-time that may be associated to a spatial- and momentum-indirect recombination involving an electron from the AlAs layer and a hole at the GaMnAs QW. The higher energy band was associated to the direct transition in the GaMnAs QW. On the other hand, a wider, is also observed at high Mn concentration for the both QW widths. This band is due to donor-bound exciton emission from shallow donors, Mn interstitial, in the QWs. Our results show that circular polarization degree is very sensitive to the Mn concentration and QW width. In addition, we have also investigated the transport and optical properties of p-i-n AlAs/GaAs/AlAs double barrier resonant tunneling diodes (RTD) with a Ga0,95Mn0,05As top-layer contact and an InGaAs QW in the n-doped GaAs contact side. A reference sample with similar design, except that the magnetic layer was replaced by a C-doped GaAs was also investigated. The spin polarization in this samples was investigated by measuring the I(V) characteristic curves and circular-polarized electroluminescence (EL) and photoluminescence (PL) spectra as a function of the applied voltage and a magnetic field parallel to the tunneling current. We have observed clear evidence of hole resonances in the I(V) characteristic curves for both samples at 2K. The EL and PL intensities from both the GaAs and InGaAs QWs show a clear correlation with the resonances in the I(V) characteristics curves for both samples. The circular polarization degree from the GaAs and the InGaAs QWs attain large values and are more sensitive to the bias voltage in the Mn-doped sample. We have observed a polarization degree up to ~-80% for the GaAs QW emission from the magnetic RTD under 15T and 2K. Under light excitation, holes are photocreated in the non-magnetic side and injected along the structure, which strongly affects the degree of circular polarization of the carriers. / Neste trabalho, realizamos um estudo sistemático em poços quânticos de Ga1- xMnxAs/GaAs/AlAs (QWs) com baixa concentração de manganês (x < 0,1%) crescidos por epitaxia de feixe molecular em altas temperaturas de crescimento do substrato 400 e 450°C. Estudamos as medidas de fotoluminescência resolvida no tempo e fotoluminescência resolvida em polarização em função da potência de excitação do laser, da temperatura e do campo magnético em poços quânticos com larguras de 4nm e 6nm e com diferentes concentrações de Mn. Os espectros de emissão dos poços quânticos de 4nm apresentaram duas bandas de emissão. A banda de emissão de menor energia apresentou um tempo de decaimento relativamente longo que foi associado à recombinação indireta envolvendo elétrons confinados na banda X no AlAs com buracos confinados na banda &#61511; no Ga1-xMnxAs enquanto que a banda de maior energia foi atribuída à transição direta no poço quântico de Ga1-xMnxAs. Por outro lado, para concentrações elevadas de Mn observamos a presença de uma nova banda de emissão mais larga para todos os poços quânticos. Esta banda foi associada à emissão de éxcitons ligados a doadores devido à presença de Mn intersticial no poço quântico. Nossos resultados mostram que o grau de polarização circular é bastante sensível à concentração do manganês e à largura do poço quântico. Paralelamente, investigamos as propriedades de transporte e óticas de diodos de tunelamento ressonante de dupla barreira (DTR) do tipo p-i-n AlAs/GaAs/AlAs com contato superior tipo-n constituído por uma camada magnética de Ga0,95Mn0,05As e um poço quântico de InGaAs entre o contato inferior tipo-n e poço quântico de GaAs. Estudamos também uma amostra referência crescida de modo similar sendo que a camada magnética foi substituída por uma camada de GaAs dopado com carbono. A polarização de spin nestas amostras foi investigada medindo as curvas características I(V), os espectros de eletroluminescência (EL) e fotoluminescência (PL) resolvida em polarização em função da voltagem aplicada e campo magnético aplicado paralelamente à corrente de tunelamento. Observamos nas curvas características I(V) de ambas as amostras evidências de picos ressonantes de buracos. As intensidades de EL e PL dos poços quânticos de GaAs e de InGaAs para ambas as amostras mostram uma clara correlação com as ressonâncias da curva característica I(V). Nossos resultados mostram que o grau de polarização dos poços quânticos de GaAs e InGaAs nas amostras contendo GaMnAs atinge valores superiores e são mais sensíveis à voltagem do que a amostra referência. Em particular, observamos um grau da polarização de até ~-80% para a emissão do poço quântico de GaAs no caso do DTR magnético em 15T e 2K. Na presença de luz, buracos fotocriados na região do contato não magnético são injetados ao longo da estrutura reduzindo consideravelmente o grau de polarização dos portadores no poço quântico.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4172.pdf: 7642766 bytes, checksum: 9dacbeac3b1c3b074d74029cfe1395d6 (MD5) Previous issue date: 2012-02-16 / Financiadora de Estudos e Projetos / The present work aims the study of electronic, elastic and structural properties of a whole class of nanoscopic semiconductors systems, which include quasi-two-dimensional, one-dimensional and zero-dimensional confined systems. Within two-dimensional systems, the effects caused by strain and temperature on the electronic structure of AlGaAs=GaAs multiple quantum wells oriented along [001] and [113] crystallographic directions were studied. The energy difference between light- and heavy-hole states as a function of temperature, for both crystallographic directions, was obtained from photoluminescence spectra. Using k _ p calculations, it was possible to phenomenologically explain experimental data and to show that electronic structure of quantum wells grown along [113] direction presents higher sensitivity to temperature variation. A second task in quasi-two-dimensional systems was the study of the magnetic response of neutral excitons in AlGaAs=GaAs simple quantum wells grown along [110] crystallographic direction. The Zeeman splitting and the degree of circular polarization (DCP) for the sample was extracted from circularly polarized photoluminescence spectra. Using k _ p calculations, it was possible to show that the valence band presents a high hybridization of spin states in this kind of system. To simulate the relative occupation of hybridized states, a dynamic model for spin relaxation combined with electronic structure calculations was performed. Based on theoretical results, the experimental data of the Zeeman splitting and DCP were satisfactorily and phenomenologically explained. As the last task in quasi-two-dimensional systems, the effect of in-plane magnetic field in a AlGaAs=GaAs double quantum well system was studied. As the main result, the envelope functions required for an efficient k _ p calculation in this kind of system was constructed. Concerning one-dimensional confined systems, structural properties of a twin-plane superlattice in InP nanowires were studied. The system was simulated along [111] crystallographic direction by molecular dynamics. The latter provided, besides nanowire atomic structure, stress tensor elements and elastic constants at T = 0 K. Giving the molecular dynamics results, it was possible to theoretically calculate strain tensor components and the potential profiles at the valence and conduction energy bands. The calculations showed how the strain potential profiles modulate the electronic band structure of the nanowire, generating a one-dimensional superlattice. Finally, within zero-dimensional confined systems, dynamic effects detected in the time-resolved emission from InAs quantum dots ensembles were studied. To explain the experimental behavior of the time decay as a function of quantum dots emission energy, the electron-phonon interaction, considering Fröhlich Hamiltonian model, and a carrier dynamics, that takes in account nonlinear effects such as carrier imbalance, were included in theoretically calculations. The theoretical results show that, when the system behaves like an ensemble, collective effects predominate, and different relaxation processes stand out in the system, distinguishing it from that one of isolated quantum dots. By means of theoretical calculations it was possible to satisfactorily explain the experimental data. / Este trabalho visa o estudo das propriedades eletrônicas, elásticas e estruturais de toda uma classe de sistemas semicondutores denominada de nanoscópica, a qual abrange sistemas quase bidimensionais, unidimensionais e zero-dimensionais. Nos sistemas quase bidimensionais se investigou os efeitos que o strain e a temperatura provocam na estrutura eletrônica de poços quânticos múltiplos de AlGaAs=GaAs orientados ao longo das direções cristalográficas [001] e [113]. A partir de espectros de fotoluminescência se obteve a dependência da diferença de energia entre os estados de buraco pesado e buraco leve em função da temperatura para as duas direções cristalográficas. Calculando a estrutura de bandas via método k _ p foi possível explicar fenomenologicamente os dados experimentais, e mostrar que a estrutura eletrônica do poço crescido ao longo da direção [113] é mais sensível aos efeitos da temperatura. Estudou-se também a resposta magnética de éxcitons neutros em poços quânticos simples de AlGaAs=GaAs orientados ao longo da direção cristalográfica [110]. Por meio da fotoluminescência com luz circularmente polarizada se obteve experimentalmente o desdobramento Zeeman e o grau de polarização circular (DCP). O cálculo da estrutura de bandas via k _ p mostrou que neste sistema a banda de valência se mostra altamente sensível à hibridização dos estados de spin. Para simular a ocupação relativa destes estados hibridizados combinou-se um modelo dinâmico de taxas de relaxação de spins com cálculos de estrutura eletrônica. A partir dos resultados teóricos foi possível explicar de forma satisfatória o comportamento experimental tanto do desdobramento Zeeman quanto do DCP. Ainda nos sistema bidimensionais estudou-se também o efeito da aplicação do campo magnético perpendicular à direção de quantização na estrutura eletrônica de poços quânticos duplos acoplados de AlGaAs=GaAs. Como principal resultado se obteve a função envelope, necessária para um cálculo eficiente da estrutura eletrônica via k_p neste tipo de sistema. No estudo voltado para sistemas unidimensionais foram investigadas as propriedades estruturais de uma super-rede twinning em um nanofio de InP. O sistema foi simulado ao longo da direção [111] por dinâmica molecular, que forneceu, além da estrutura atômica do nanofio, os elementos do tensor de stress e as constantes elásticas a 0 K. A partir destes resultados obteve-se teoricamente os elementos do tensor de strain e o perfil de potencial gerado pelo campo de strain. Os cálculos mostraram que estes potenciais geram uma modulação na estrutura de bandas do nanofio, criando um perfil de potencial do tipo gerado por uma super-rede unidimensional. Por fim, em sistemas zero-dimensionais se estudou os efeitos dinâmicos detectados a partir da emissão resolvida no tempo de um ensemble de pontos quânticos de InAs. Para explicar o comportamento experimental do tempo de decaimento óptico, em função da energia de emissão do sistema, foram feitos cálculos teóricos do tempo de decaimento levando-se em conta a interação elétron-fônon, por meio do Hamiltoniano de Fröhlich, e uma dinâmica de portadores, a qual inclui efeitos não lineares como o desbalanço de cargas. Os resultados mostraram que quando o sistema se apresenta como um ensemble os efeitos coletivos predominam, fazendo com que o sistema apresente propriedades diferenciadas com relação a um sistema de pontos quânticos isolados. Por meio dos cálculos teóricos foi possível explicar de maneira satisfatória os resultados experimentais.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:16:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissAJCL.pdf: 5155816 bytes, checksum: 7914d47f38bba5be833436b28dcf039b (MD5) Previous issue date: 2001-03-23 / Universidade Federal de Minas Gerais / The search for new methods to understand the mechanisms associated to superconductivity request novel experimental techniques, as well as materials with different characteristics. In this work, we report results obtained from electron-doped superconducting samples, of the form Ln2-xCexCuO4-y (where Ln = Pr and Sm). These materials are considered high-temperature superconductors (HTS) even for their low values of the critical temperature, TC, of the order of 25 K. These materials are of great interest since they show striking properties when compared to hole-doped materials, like YBCO. Some of these interesting properties observed in electron-doped superconductors are the apparent s-wave symmetry of the order parameter, and normal-state resistivity proportional to T2, while for hole-doped, the symmetry of the order parameter is d-wave and the normal-state resistivity is proportional to T. Therefore, in this work we have performed transport and magnetic experiments on Pr2-xCexCuO4-y (PCCO), Sm2- xCexCuO4-y (SCCO) and YBa2Cu3O7-d (YBCO) thin films samples. They were prepared by Prof. Dr. Fernando M. Araújo-Moreira using pulsed laser deposition (PLD) technique during his post-doc at Center for Superconductivity Research/CSR-University of Maryland in College Park/MD/USA. Their structure was characterized by using the x-ray diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscopy (SEM) with microanalysis (EDX-Energy Dispersive Analysis by X-ray). However, the magnetic characterization of those materials was the most important step of this work. To do that, we have built the experimental system to measure the magnetic penetration depth, ë, and the AC magnetic susceptibility, ÷. By determining the behavior of ë(T) is possible to know the symmetry of the order parameter associated to each material under investigation. The magnetic characterization of both materials was completed using a SQUID magnetometer to obtain the magnetic susceptibility data, ÷AC (T, hAC). Through these results we have obtained the average critical current density dependence with temperature, <Jc>, associated to the critical state model characteristic of each material. The experimental system, projected and constructed during this work, allows the simultaneous determination of both ë(T) and ÷(T). / A procura por métodos que levem ao entendimento do mecanismo associado ao fenômeno da supercondutividade demanda o uso de novas técnicas experimentais para dar suporte às teorias que são formuladas. Assim como o uso de materiais com características distintas que contrapõem ou ajudem a formular novos modelos. Neste trabalho de mestrado estudamos amostras supercondutoras do tipo dopadas por elétrons (electron-doped), com composição Ln2-xCexCuO4-y (onde Ln = Pr, e Sm). Eles são considerados supercondutores de alta temperatura crítica, Tc, mesmo tendo baixos valores desse parâmetro, em torno de 25 K. Atualmente, esses materiais são intensivamente estudados por apresentarem propriedades muito interessantes quando comparados a supercondutores do tipo dopados por buracos (hole-doped), tal como YBa2Cu3O7-d, também estudado neste projeto. Algumas das características anômalas observadas nos compostos do tipo Ln2-xCexCuO4-y são a aparente simetria s-wave da função de onda supercondutora e resistividade do estado normal proporcional à T2, enquanto que para os hole-doped a simetria é do tipo d-wave e a resistividade proporcional à T. Assim, neste trabalho caracterizamos elétrica (transporte) e magneticamente amostras de filmes finos de Pr2-xCexCuO4-y (PCCO), Sm2-xCexCuO4-y (SCCO) e YBa2Cu3O7-d (YBCO). Esses filmes foram fabricados pelo Prof. Dr. Fernando M. Araújo-Moreira pelo método de deposição por laser pulsado (PLD - Pulsed Laser Deposition) durante o seu pós-doutoramento no Center for Superconductivity Research/CSR-University of Maryland em College Park/MD/USA. As mesmas também foram caracterizadas estruturalmente através de difração de raios-x (XRD) e microscopia eletrônica de varredura com microanálise (MEV-EDX). Entretanto, a caracterização magnética destes materiais foi a etapa mais relevante deste projeto, para a qual projetamos e construímos o sistema experimental. Através da análise numérica dos dados experimentais, obtidos de medidas de mútuaindutância, determinamos a dependência da profundidade de penetração magnética com a temperatura para ambos os tipos de supercondutores, dopados por elétrons ou buracos. A construção da estação experimental para determinação de ë(T) foi um dos principais objetivos desse projeto. O comportamento de ë(T) permite obter importantes conclusões sobre a simetria da função de onda desses supercondutores. Para completar a caracterização magnética de ambos os tipos de amostras, analisamos a dependência com a temperatura da densidade de corrente crítica média, <JC>, associada com o modelo de estado crítico (CSM do inglês Critical State Model) característico de cada tipo de material. Nesse caso, estudamos os dados de susceptibilidade magnética, ÷AC (T, hAC), obtidos pelo uso de um Magnetômetro SQUID. O sistema experimental projetado e montado, como parte deste trabalho de mestrado, possui uma versatilidade que permite determinar ambas grandezas, ÷(T) e ë(T), dos materiais estudados.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:16:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissRGA.pdf: 1694261 bytes, checksum: c2c5939a19ff35188c90b90a07e5bcf2 (MD5) Previous issue date: 2005-02-28 / Universidade Federal de Minas Gerais / In this work we present first principles calculations with Density Functional Theory, DFT, using norm-conserving pseudopotentials. Initially, we perform calculations of structural properties for metallic barium, Ba, in the Local Density Approximation, LDA, and Generalized Gradient Approximation, GGA, for the exchange and correlation potential. This study aimed at familiarization with the formalism and with the program SIESTA, which was used throughout this dissertation. The GGA turned out to perform out better than LDA, yielding results close to experimental values. After that, we perform structural calculations for Barium Oxide, BaO, in its four allotropic forms, in the LDA and GGA. A study of the energetics of structural phase transitions in this system was carried out in order to identify the sequence of structural transitions. We find that LDA is unable to determine the correct sequence of structural transitions, while GGA reproduces it correctly. Finally, we calculated the phase transition pressures using the enthalpy method. These phase transition pressures, at T = 0 K, are in reasonable agreement with ultrasoft pseudopotential calculations. Our study shows that the use of GGA is fundamental for an adequate description of the energetics of phase transitions in BaO. / Este trabalho consiste de cálculos de primeiros princípios utilizando a Teoria do Funcional da Densidade, a DFT, com pseudopotenciais com conservação de norma. Num primeiro momento, fizemos cálculos de propriedades estruturais para o Bário metálico, Ba, na Aproximação de Densidade Local, LDA e na Aproximação de Gradientes Generalizados, GGA, para o potencial de correlação e troca, com os intuitos de aprendizado do formalismo e de familiarização com o programa SIESTA, que utilizamos nesta dissertação. A aproximação GGA mostrou-se melhor que a LDA, com resultados muito mais proximos dos resultados experimentais. Em seguida, fizemos cálculos estruturais para o Oxido de Bário, BaO, para as quatro formas alotrópicas deste composto nas aproximações LDA e GGA. Procedemos com um estudo da energética do BaO para identificar a sequência de transições de fase. Constatamos que a aproximação LDA não reproduz a sequência de transição de fase observada experimentalmente, ao contrário da aproximação GGA, que foi capaz de reproduzí-la. Por fim, calculamos as pressões de transição de fase, na aproximação GGA, através do cálculo da entalpia dos sistemas. Estas pressões de transição de fases, a T = 0K, estão em razoável acordo com resultados de cálculos feitos com pseudopotenciais ultrasuaves. Nosso estudo mostra que o uso da aproximação GGA é fundamental para uma descrição adequada da energética de transições de fase do BaO.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:35:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2430887 bytes, checksum: 46c97cae3636842e90c00b8d31b6f16a (MD5) Previous issue date: 2009-02-09 / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / The dramatic resurgence and emergence of epidemic dengue and dengue hemorragic fever in the last two decades neatly define a global pandemic. The dispersion of dengue viruses combines local infections of humans bited by infective mosquitoes inside a city with long-range transmissions to non-infective vectors that feed the blood of infected people arriving from other urban areas. In the present work a cellular automata model for dengue epidemic is proposed and investigated through large-scale computer simulations. The model takes into account the main features concerning the population dynamics of mosquitoes and humans and the disease transmission cycle. Furthermore, the model is defined on a scale-free network in which each node is a square lattice in order to properly describe the environment as urban centers interconnected through a national transportation system. A nonzero epidemic threshold is found and it is approached with a power law behavior by the density of infected individuals, as observed in the small-world network of Watts and Strogatz. Also, it is studied the importance of three parameters for the dengue spreading: the diffusivity of the mosquitoes, the probability of a mosquito bites humans, and the travel's probability of people between two interconnected cities. Finally, maps of infected individuals are obtained in order to caracterise the epidemic spreading. / O dramático ressurgimento e a emergência da epidemia de dengue e dengue hemorrágica nas últimas duas décadas claramente definem uma pandemia global. A dispersão do vírus da dengue combina infecções locais dos seres humanos picados por mosquitos infectados dentro de uma cidade com transmissões de longo alcance por vetores não-infecciosos que se alimentam do sangue de pessoas infectadas provenientes de outras zonas urbanas. No presente trabalho um modelo de autômatos celulares para epidemias de dengue é proposto e investigado através de siulação por computador, em larga escala. O modelo leva em conta as principais características relativas à dinâmica das populações de mosquitos e seres humanos e o ciclo de transmissão da doença. Além disso, o modelo é definido em uma rede livre de escala, em que cada nó é uma rede quadrada, a fim de descrever adequadamente o meio ambiente como os centros urbanos interligados através do sistema de transporte nacional. Um limiar epidêmico diferente de zero é encontrado e é aproximado com um comportamento tipo lei de potência pela densidade de indivíduos infectados, como observado na rede mundo-pequeno de Watts-Strogatz. Também, é estudada a importância de três parâmetros na dispersão da dengue: a difusividade do mosquito, a probabilidade do mosquito picar um ser humano, e a probabilidade de viagem de pessoas entre duas cidades conectadas. Por fim, mapas de indivíduos infectados são obtidos a fim de caracterizar a difusão da epidemia.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:35:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 4826591 bytes, checksum: e6e04e044c68d4c03a9c4e303f7417fd (MD5) Previous issue date: 2009-03-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / We consider the classical version of the Heisenberg exchange model on the surface of a Möbius strip. Vortex- like excitations, carrying non-trivial charge (topological winding number), are shown to emerge as static solutions in the planar rotator regime. Besides such a charge, attention is also paid to discuss about its energetics. / O modelo de Heisenberg, descrevendo a interação de troca entre spins clássicos, é investigado na superfície da fita de Möbius. Excitações do tipo-vórtice, caracterizadas por cargas topológicas não-triviais, são estudadas como soluções estáticas no regime de rotor planar. Além da carga, discute- se também a energética associada a tal solução.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:35:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 6352723 bytes, checksum: a4c7f969c677c4ff29babce9dae7052c (MD5) Previous issue date: 2009-07-13 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In this study, films of carbon nanotubes (CNT) on substrates of stainless steel, aluminum, silicon and Nafion® were prepared using the technique of Electrophoretic Deposition (EPD). The films produced were characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM). In all deposition experiments, the higher the applied potential, the higher was the deposition rate. Concomitantly to the EPD occurred electrolysis of the solvent, generating a significant electric current through the cell and gas bubbles on the surfaces of the electrodes. The depositions was only possible with potential higher than 20V. In experiments using only pure solvent and working electrode with carbon nanotubes deposited, the measured values of the density of electric current was always higher than the values measured using the electrode without CNT deposited, showing that the addition of CNT on the surface substantially increases the effective reactivity of such electrodes. The images of SEM showed that EPD in suspensions of functionalized CNT in water, on stainless steel and Nafion®, produced uniform, homogeneous and compact CNT films and that the carbon nanotubes deposited are long, up to about 5 &#956;m in length. During the electrophoretic deposition on stainless steel, in suspensions prepared with material the "as grown" in acetone, the measured electric current grows with increasing concentration of iodine additioned in the suspension. When the concentration of iodine was less than or equal to 0,5 mg/ml the deposit was not homogeneous. In EPD in suspensions of non-functionalized CNT dispersed in DMF steel, aluminum and silicon were used as substrates. In this type of suspension, the absolute values of the initial electric current and the electric current of saturation were higher than the values observed in tests in acetone. One explanation for this would be the difference in the amount of water dissolved in the two solvents. The characterization by SEM showed that, in this type of suspension in DMF, carbon nanotubes films produced are also uniform and homogeneous, but less compact than the films produced with the functionalized nanotubes. The non-functionalized CNT are much longer that the functionalized, reaching about 60 &#956;m in length, which can hinder compaction of the film. Probably, these carbon nanotubes are longer because they have not suffered chemical attacks used in the purification and functionalization processes. / Neste trabalho, foram preparados filmes de Nanotubos de Carbono (CNT Carbon Nanotubes) sobre substratos de aço inox, alumínio, Nafion® e silício utilizando a técnica de Deposição Eletroforética (EPD Electrophoretic Deposition). Os filmes produzidos foram caracterizados através de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Em todas as deposições realizadas, quanto maior o potencial aplicado, maior foi a taxa de deposição. Concomitante às EPD s ocorreu a eletrólise do solvente, gerando uma corrente significativa através da célula e bolhas de gás sobre as superfícies dos eletrodos. Só foi possível deposições com potenciais acima de 20 V. Nos experimentos empregando-se somente solvente puro e utilizando-se o eletrodo de trabalho com nanotubos de carbono depositados, os valores de corrente medidos foram sempre mais elevados que os medidos utilizando-se o eletrodo sem CNT depositado, demonstrando que a adição de CNT à superfície aumenta substancialmente a reatividade efetiva de tais eletrodos. As imagens de MEV mostraram que as EPD s em suspensões de CNT s funcionalizados em água, sobre aço inox e Nafion®, produziram filmes de CNT s uniformes, homogêneos e compactos e que os CNT s depositados são longos, podendo atingir cerca de 5 &#956;m de comprimento. Durante as deposições eletroforéticas sobre aço inox, em suspensões preparadas com material as grown em acetona, as correntes medidas através da célula crescem com o aumento da concentração de iodo adicionada à suspensão. Quando a concentração de iodo foi igual ou inferior a 0,5 mg/ml o depósito produzido não foi homogêneo. Nas EPD s em suspensão de CNT s não-funcionalizado dispersos em DMF utilizou-se o aço inox, alumínio e silício como substratos. Neste tipo de suspensão, os valores absolutos da corrente inicial e de saturação foram mais elevados que os observados nos ensaios em acetona. Uma explicação para este fato seria a diferença de quantidade de água dissolvida nos dois solventes. A caracterização via MEV mostrou que neste tipo de suspensão em DMF os filmes de nanotubos de carbono produzidos via EPD são igualmente uniformes e homogêneos, porém, menos compactos que os filmes produzidos com os nanotubos funcionalizados. Os CNT s não-funcionalizados são muito mais longos que os funcionalizados, podendo atingir cerca de 60 &#956;m de comprimento, o que pode dificultar a compactação do filme. Provavelmente, esses nanotubos de carbono são mais longos porque não sofreram ataques químicos utilizados no processo de purificação e funcionalização.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:35:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1486986 bytes, checksum: a086a712989295bff60986e7d0bcdd7e (MD5) Previous issue date: 2010-02-25 / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Cadmium telluride films grown on glass substrates covered by fluorine doped tin oxide (TCO) were studied by generic dynamical scaling theory proposed by L ópez et al. [Phys. Rev. Lett. 84, 2199 (2000)]. The samples were grown by Ferreira et al. [Appl. Phys. Lett. 88, 244102 (2006)] using hot wall epitaxy and the interface scaling properties were investigated in this work using the power spectrum, height-height correlation function, and interface width. The theory adopted has six scaling exponents, but only four of them are independent. However, in order to classify which growth regime the system follows one should analyze three of these exponents, namely, &#945;, &#945;loc and &#945;s which are related to the global, local, and power spectrum fluctuations, respectively. The results show that the studied system exhibit anomalous scaling behavior characterized by global roughness exponent di fferent from the local one. Actually, in agreement with the adopted theory we have found a growth regime ruled by faceted interfaces, characterized by &#945;loc = 1 and &#945; &#8800; &#945;s > 1. This prediction of the anomalous scaling theory was corroborated by atomic force microscopy of the samples. We conjecture that non-local effects, caused by the initial disorder imposed by the amorphous substrate, rule the anomalous scaling. / Filmes de telureto de cádmio crescidos sobre substratos de vidro recobertos com oxido de estanho dopado com flúor (TCO) foram estudados usando a teoria de escala dinâmica proposta por Lopez et al. [Phys. Rev. Lett. 84, 2199 (2000)]. As amostras foram crescidas por Ferreira et al. [Appl. Phys. Lett. 88, 244102 (2006)] usando a técnica de epitaxia por paredes quentes e as propriedades de escala da interface foram investigadas neste trabalho através do espectro de potência, da função de correlação de alturas e da espessura da interface. A teoria usada possui seis expoentes de escala, sendo quatro independentes. Entretanto, para classificar qual regime de crescimento o sistema obedece deve-se analisar três desses expoentes, a saber, &#945;, &#945;loc e &#945;s relacionados com as flutuações globais, locais e do espectro de potência da interface, respectivamente. Os resultados mostram que o sistema estudado apresenta comportamento de escala anômalo caracterizado pelo expoente de rugosidade global diferente da rugosidade local. Mais precisamente, em acordo com a teoria usada, encontramos um regime de crescimento com interfaces facetadas caracterizadas por &#945; loc = 1 e &#945; &#8800; &#945; s > 1. Essa previsão da teoria de escala anômala foi corroborada através de microscopia de força atômica das amostras. Conjecturamos que efeitos não-locais originados pela desordem inicial imposta pelo substrato amorfo são os fatores que originam o comportamento de escala anômalo.