Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-12-18Bitstream added on 2014-06-13T19:50:17Z : No. of bitstreams: 1 nacbar_dr_me_bauru.pdf: 1169690 bytes, checksum: c7a661675601c87b8e63ac301a1c144c (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / São calculadas e analisadas as funções de Wannier de localização máxima para elétrons em cristais unidimensionais. Essas funções formam uma base apropriada para descrever estados eletrônicos em materiais sólidos. Para cristais com simetria de inversão é utilizado o método desenvolvido por Bruno-Alfonso e Hai [J. Phys: Condensed Matter 15, 6701 (2003)]. Cada banda de energia é classificada segundo a simetria das funções de Bloch nos pontos 'gama' e 'qui' da zona de Brillouin. Para cada classe de banda a fase das funções de Bloch é escolhida para que as funções de Wannier tenham localização máxima. A simetria da últimas é determinda pelo tipo de banda. São apresentados resultados analíticos e numéricos para o modelo de Kronig-Penney obtidos através da técnica da matriz de transferência e do método tight binding. Posteriormente, apresenta-se um novo procedimento para calcular funções de Wannier de localização máxima em cristais sem simetria de inversão. Para isso são utilizadas técnicas do Cálculo Variacional. A teoria é aplicada para obter e analisar funções de Wannier de elétrons de condução em duas superredes de materiais semicondutores. Uma dessas estruturas tem simetria de inversão e a outra, não. O comportamento assintótico das funções de Wannier é predito analiticamente e verificado através dos cálculos numéricos. As funções de Wannier de localização máxima mostram um decaimento exponencial multiplicado por um decaimento em lei de potência, ambos isotrópicos. O mesmo acontece com parte das funções que não tem localização máxima. Porém, há outras que que apresentam decaimento exponecial reduzido e anisotropia em seu decaimento em lei de potência. Esses resultados novos são explicados levando em conta pontos de ramificação da continuação analítica das funções de Bloch sobre o plano de vetor de onda complexo. / The maximally localized Wannier functions of electrons in one-dimensional crystals are calculated and analyzed. Those functions form a suitable basis to describe localized states in solid materials. For crystals with inversion symmetry we use the procedure of Bruno-Alfonso and Hai [J. Phys: Condensed Matter 15, 6701 (2003)]. Each energy band is classified according to the symmetry of the Bloch functions at the points 'gama' e 'qui' of the Brillouin zone. For each band class, the phase of the Bloch functions in chosen to give the maximally localized Wannier functions. The symmmetry of those functions depends on the band class. Analytical and numerical results are presented for the Kronig-Penney model. Those result are obtained through the tight-binding method or a transfer-matrix technique. A new procedure to calculate the maximally localized Wannier functions in crystals without inversion symmetry is established. This involves techniques of the Variational Calculus. The theory is applied to obtain the Wannier functions of conduction electrons in superlattices of semiconductor materials. One of the superlattices presents inversion symmetry, but the other does not. The asymptotic behavior of the Wannier functions is predicted analytically and verified through numerical calculations. The maximally localized Wannier functions display an isotropic exponetial decal times an isotropic power-law decay. The same applies to a class of non-optimal Wannier functions. However, there is another class of non-optimal Wannier functions with reduced exponential decay and anisotropic power-law decay. Such new results are explained by taking into account branch points in the analytical continuation of the Bloch functions into the plane of complex wave vector.

Submitted by Arianne Vellasco Gomes (ariannevellasco@gmail.com) on 2018-06-15T18:52:22Z No. of bitstreams: 1 Arianne_Vellasco_Gomes_TESE_POSMAT_2018.pdf: 4211125 bytes, checksum: 16221f3149817fbc6e4db2f2026f2f14 (MD5) / Approved for entry into archive by Lucilene Cordeiro da Silva Messias null (lubiblio@bauru.unesp.br) on 2018-06-18T17:39:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 gomes_av_dr_bauru.pdf: 3510911 bytes, checksum: 2abe98b4f93107bb6dc267a184ebef70 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-18T17:39:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 gomes_av_dr_bauru.pdf: 3510911 bytes, checksum: 2abe98b4f93107bb6dc267a184ebef70 (MD5) Previous issue date: 2018-04-17 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Tópicos fundamentais da estrutura eletrônica de materiais cristalinos, são investigados de forma generalizada mediante o Cálculo Fracionário. São calculadas as bandas de energia, as funções de Bloch e as funções de Wannier, para a equação de Schrödinger fracionária com derivada de Riesz. É apresentado um estudo detalhado do caráter não local desse tipo de derivada fracionária. Resolve-se a equação de Schrödinger fracionária para o modelo de Kronig-Penney e estuda-se os efeitos da ordem da derivada e da intensidade do potencial. Verificou-se que, ao passar da derivada de segunda ordem para derivadas fracionárias, o comportamento assintótico das funções de Wannier muda apreciavelmente. Elas perdem o decaimento exponencial, e exibem um decaimento acentuado em forma de potência. Fórmulas simples foram dadas para as caudas das funções de Wannier. A banda de energia mais baixa mostrou-se estar relacionada ao estado ligado de um único poço quântico. Sua função de onda também apresentou decaimento em lei de potência. As bandas de energia superiores mudam de comportamento em função da intensidade do potencial. No caso inteiro, a largura de cada uma dessas bandas diminui. No caso fracionário, diminui inicialmente e depois volta a aumentar, aproximando-se de um valor infinito à medida que a intensidade do potencial tende ao infinito. O grau de localização das funções de Wannier, expresso pelo desvio padrão da posição, mostra um comportamento similar ao da largura das bandas de energia. Além dos cristais perfeitos a Ciência de Materiais estuda cristais com defeito. Os defeitos são responsáveis por muitas propriedades de interesse tecnológico e podem induzir estados localizados. Neste trabalho, calculado o estado localizado de menor energia no modelo de Kronig-Penney fracionário com defeito, mediante método das transformadas de Fourier e das funções de Wannier. Verificou-se que este estado também decai em forma de lei de potência. / Basics topics on the electronic structure of crystalline materials are investigated in a generalized fashion through Fractional Calculus. The energy bands, the Bloch and Wannier functions for the fractional Schr odinger equation with Riesz derivative are calculated. The non-locality of the Riesz fractional derivative is analyzed. The fractional Schr odinger equation is solved for the Kronig-Penney model and the e ects of the derivative order and the potential intensity are studied. It was shown that moving from the integer to the fractional order strongly a ects the asymptotic behavior of the Wannier functions. They lose the exponential decay, gaining a strong power-law decay. Simple formulas have been given for the tails of the Wannier functions. A close relatim between the lowest energy band and the bound state of a single quantum well was found. The wavefunction of the latter decays as a power law. Higher energy bands change their behavior as the periodic potential gets stronger. In the integer case, the width of each one of those bands decreases. In the fractional case, it initially decreases and then increases. The width approaching a nite value as the strength tends to in nity. The degree of localization of the Wannier functions, as expressed by the position standard deviation, behaves similarly to the width of the energy bands. In addition to perfect crystals, Materials Science studies defective crystals. Defects are responsible for many properties of technological interest and can induce localized states. In this work, the localized state of lowest energy in the fractional Kronig-Penney model with defect is calculated through of the Fourier transform method and the Wannier functions. It was shown that is decays as a power law.