Exploramos a magnetoresistência em super-redes periódicas de GaAs/AlGaAs com diferentes forças de desordem, produzida pela variação do potencial ou introduzida por rugosidades interfaciais. Nessas super-redes, dependendo da desordem, identificamos diferentes regimes de transporte quântico: os regimes de localização fraca, propagativo e difusivo, e o regime de localização forte, isolante. Nossos resultados sugerem diferentes mecanismos de defasagem da função de onda eletrônica nos limites da localização fraca e forte. A transição metal-isolante manifesta-se em correspondente modificação da interferência quântica, mostrando uma modificação na magnetoresistência quando passamos de sistemas metálicos para isolantes. Estudamos ainda a energia de acoplamento vertical nas super-redes, modificada pela variação da espessura do poço quântico, e isso revelou um significativo decréscimo do acoplamento com o aumento da desordem. Estudamos a coerência de elétrons em super-redes desordenadas GaAs/Al0,3Ga0,7As em função do acoplamento vertical entre as camadas. Dependendo da relação da energia de desordem com a energia de Fermi, identificamos um regime de transporte difusivo coerente ou incoerente. Através das medidas de magnetoresistência nos dois regimes, conseguimos obter a energia de acoplamento vertical, o comprimento de coerência vertical e o tempo de defasagem do elétron no plano das camadas. A comparação entre esses valores, nos permitiu investigar a influência da desordem na coerência das quasiparticulas. Por fim, investigamos também em super-redes intencionalmente desordenadas GaAs/AlxGaAs1-x, a influência da desordem anisotrópica na interferência quântica. No caso de uma desordem suficientemente forte, encontramos uma anisotropia do tempo de defasagem eletrônico, que se mostrou menor na direção da desordem. Os efeitos de anisotropia foram mais fortes no regime de transporte isolante que no regime metálico. Verificamos também a relação de escala para o campo magnético nas correções de magnetoresistência. / The magnetoresistance was explored in GaAs/AlGaAs superlattices with different strengths of disorder produced either by random variation of the well thickness or by interface roughness. Depending on the disorder strength, three different regimes of the quantum transport were distinguished: the regimes of weak localization identified as the regimes of propagative and diffusive Fermi surfaces and strongly localized insulating regime. Our results imply different dephasing mechanisms in the weak and strong localization limits, which indicates the quantum inference across metal-to-insulator transition by modification of magetoresistance. The vertical coupling energies in the superlattices determined with the random variation of the well thicknesses revealed a significant decrease with increasing disorder strength. The crossover form interlayer coherent to interlayer incoherent transport was studied in intentionally disordered GaAs/Al0,3Ga0,7As as a function of the vertical interlayer coupling. Depending on the relation of the disorder energy and Fermi energy, the coherent and incoherent diffusive transport regimes were distinguished. The vertical coupling energy, the vertical coherence length, and the in-plane phase-breaking time were obtained by magnetoresistance measurements in the coherent and incoherent regimes. Comparing these values, we investigated the influence of disorder on the quasiparticles coherence. Moreover, the influence of anisotropic disorder on quantum interference was studied in the intentionally disordered GaAs/AlxGaAs1-x superlattices. In case of sufficiently strong disorder the quantum interference exhibited a structural dependence resulting in the anisotropy of the phase-breaking time, which was found shorter in the direction of the disorder. The anisotropy effects were shown stronger in the insulating transport regime than in the metallic one. In this study, we prove the effects of anisotropy of the weak-field magnetoresistance by scaling magnetic field relation.

Exploramos a magnetoresistência em super-redes periódicas de GaAs/AlGaAs com diferentes forças de desordem, produzida pela variação do potencial ou introduzida por rugosidades interfaciais. Nessas super-redes, dependendo da desordem, identificamos diferentes regimes de transporte quântico: os regimes de localização fraca, propagativo e difusivo, e o regime de localização forte, isolante. Nossos resultados sugerem diferentes mecanismos de defasagem da função de onda eletrônica nos limites da localização fraca e forte. A transição metal-isolante manifesta-se em correspondente modificação da interferência quântica, mostrando uma modificação na magnetoresistência quando passamos de sistemas metálicos para isolantes. Estudamos ainda a energia de acoplamento vertical nas super-redes, modificada pela variação da espessura do poço quântico, e isso revelou um significativo decréscimo do acoplamento com o aumento da desordem. Estudamos a coerência de elétrons em super-redes desordenadas GaAs/Al0,3Ga0,7As em função do acoplamento vertical entre as camadas. Dependendo da relação da energia de desordem com a energia de Fermi, identificamos um regime de transporte difusivo coerente ou incoerente. Através das medidas de magnetoresistência nos dois regimes, conseguimos obter a energia de acoplamento vertical, o comprimento de coerência vertical e o tempo de defasagem do elétron no plano das camadas. A comparação entre esses valores, nos permitiu investigar a influência da desordem na coerência das quasiparticulas. Por fim, investigamos também em super-redes intencionalmente desordenadas GaAs/AlxGaAs1-x, a influência da desordem anisotrópica na interferência quântica. No caso de uma desordem suficientemente forte, encontramos uma anisotropia do tempo de defasagem eletrônico, que se mostrou menor na direção da desordem. Os efeitos de anisotropia foram mais fortes no regime de transporte isolante que no regime metálico. Verificamos também a relação de escala para o campo magnético nas correções de magnetoresistência. / The magnetoresistance was explored in GaAs/AlGaAs superlattices with different strengths of disorder produced either by random variation of the well thickness or by interface roughness. Depending on the disorder strength, three different regimes of the quantum transport were distinguished: the regimes of weak localization identified as the regimes of propagative and diffusive Fermi surfaces and strongly localized insulating regime. Our results imply different dephasing mechanisms in the weak and strong localization limits, which indicates the quantum inference across metal-to-insulator transition by modification of magetoresistance. The vertical coupling energies in the superlattices determined with the random variation of the well thicknesses revealed a significant decrease with increasing disorder strength. The crossover form interlayer coherent to interlayer incoherent transport was studied in intentionally disordered GaAs/Al0,3Ga0,7As as a function of the vertical interlayer coupling. Depending on the relation of the disorder energy and Fermi energy, the coherent and incoherent diffusive transport regimes were distinguished. The vertical coupling energy, the vertical coherence length, and the in-plane phase-breaking time were obtained by magnetoresistance measurements in the coherent and incoherent regimes. Comparing these values, we investigated the influence of disorder on the quasiparticles coherence. Moreover, the influence of anisotropic disorder on quantum interference was studied in the intentionally disordered GaAs/AlxGaAs1-x superlattices. In case of sufficiently strong disorder the quantum interference exhibited a structural dependence resulting in the anisotropy of the phase-breaking time, which was found shorter in the direction of the disorder. The anisotropy effects were shown stronger in the insulating transport regime than in the metallic one. In this study, we prove the effects of anisotropy of the weak-field magnetoresistance by scaling magnetic field relation.

Heteroestruturas digitais magnéticas (DMHs) são estruturas semicondutoras em que a distribuição de impurezas magnéticas (Mn) restringe-se a alguns arranjos bidimensionais (monocamadas) regularmente espaçados entre si. Na presença de um campo magnético, a interação de troca sp-d entre os momentos magnéticos localizados e os portadores itinerantes é responsável por um desdobramento de spin gigante, da ordem ou até superior que a separação cíclotron dos níveis de Landau. Aqui eu calculo a estrutura eletrônica de poços quânticos digitais magnéticos do grupo II-VI. Resolvo as equações de Kohn-Sham da teoria do funcional da densidade dependente de spin na aproximação de massa efetiva. Eu então calculo diversas propriedades magnetoópticas e de transporte relevantes experimentalmente. Em particular, eu investigo a física dependente de spin presente nestes sistemas sob dois diferentes pontos de vista. Primeiramente o enfoque é no efeito do magnetismo do Mn sobre o potencial dependente de spin da interação de troca sp-d, em particular nos efeitos da aglomeração antiferromagnética e da diluição do seu perfil de concentração (segregação e interdifusão). Ao considerar estes efeitos eu reproduzo resultados experimentais para desdobramento de spin $Delta_E$ e tempos de espalhamento de spin $tau_$ [S. A. Crooker et al., Phys. Rev. Lett. 75, 505 (1995); Phys. Rev. B 61, 1736 (2000)]. Na segunda parte eu mudo o enfoque para a física de gases de elétrons bidimensionais (2DEGs) altamente polarizados e mostro a importância da forte dependência de spin das contribuições de muitos corpos (troca e correlação) presentes nestes sistemas. Em particular, estes efeitos são relevantes para o surgimento de fases de ferromagnetismo de efeito Hall quântico. Eu calculo o magnetotransporte no regime de efeito Hall quântico para DMHs baseadas em ZnSe e CdTe. Meus resultados reproduzem resultados experimentais [R. Knobel et al., Phys. Rev. B 65, 235327 (2002); J. Jaroszynski et al., Phys. Rev. Lett. 89, 266802 (2002)] para a dependência com o campo magnético, com a temperatura, o aparecimento de picos anômalos e o surgimento de curvas de histerese em várias propriedades físicas. / Digital magnetic heterostructures (DMHs) are semiconductor structures with magnetic impurities (Mn) restricted to some planar arrangements (monolayers) regularly spaced. In the presence of an external magnetic field, the sp-d exchange interaction between the localized magnetic moments and the itinerant carriers is responsible for a giant spin splitting, of the order of, or even greater than, the cyclotron separation between Landau levels. Here I calculate the electronic structure of group II-VI digital magnetic quantum wells. I solve the Kohn-Sham equations of the spin-density functional theory within the effective mass approximation. Then I calculate some magneto-optical and transport properties which are experimentally relevant. In particular, I investigate the spin dependent physics of these systems from two different points of view. First, I focus on effects of the Mn magnetism on the sp-d exchange spin dependent potential, particularly the effect of antiferromagnetic clustering and the effect of dilution (segregation and interdiusion) of the Mn content prole. By considering these effects I reproduce experimental results for the spin splitting $Delta_E$ and spin scattering times $tau_$ [S. A. Crooker et al., Phys. Rev. Lett. 75, 505 (1995); Phys. Rev. B 61, 1736 (2000)]. In the second part I move on to the physics of spin-polarized two-dimensional electron gases (2DEGs), and show the relevance of the strong dependence of the many-body contributions (exchange and correlation) with the spin polarization. In particular, these effects are relevant for the development of quantum Hall ferromagnetic phases. I calculate magneto- transport in the quantum Hall eect regime for DMHs consisting of ZnSe and CdTe. My results reproduce experimental results [R. Knobel et al., Phys. Rev. B 65, 235327 (2002); J. Jaroszynski et al., Phys. Rev. Lett. 89, 266802 (2002)] for the dependence with magnetic eld, temperature, development of anomalous resistivities spikes and hysteretic behaviors in many physical properties.

Heteroestruturas digitais magnéticas (DMHs) são estruturas semicondutoras em que a distribuição de impurezas magnéticas (Mn) restringe-se a alguns arranjos bidimensionais (monocamadas) regularmente espaçados entre si. Na presença de um campo magnético, a interação de troca sp-d entre os momentos magnéticos localizados e os portadores itinerantes é responsável por um desdobramento de spin gigante, da ordem ou até superior que a separação cíclotron dos níveis de Landau. Aqui eu calculo a estrutura eletrônica de poços quânticos digitais magnéticos do grupo II-VI. Resolvo as equações de Kohn-Sham da teoria do funcional da densidade dependente de spin na aproximação de massa efetiva. Eu então calculo diversas propriedades magnetoópticas e de transporte relevantes experimentalmente. Em particular, eu investigo a física dependente de spin presente nestes sistemas sob dois diferentes pontos de vista. Primeiramente o enfoque é no efeito do magnetismo do Mn sobre o potencial dependente de spin da interação de troca sp-d, em particular nos efeitos da aglomeração antiferromagnética e da diluição do seu perfil de concentração (segregação e interdifusão). Ao considerar estes efeitos eu reproduzo resultados experimentais para desdobramento de spin $Delta_E$ e tempos de espalhamento de spin $tau_$ [S. A. Crooker et al., Phys. Rev. Lett. 75, 505 (1995); Phys. Rev. B 61, 1736 (2000)]. Na segunda parte eu mudo o enfoque para a física de gases de elétrons bidimensionais (2DEGs) altamente polarizados e mostro a importância da forte dependência de spin das contribuições de muitos corpos (troca e correlação) presentes nestes sistemas. Em particular, estes efeitos são relevantes para o surgimento de fases de ferromagnetismo de efeito Hall quântico. Eu calculo o magnetotransporte no regime de efeito Hall quântico para DMHs baseadas em ZnSe e CdTe. Meus resultados reproduzem resultados experimentais [R. Knobel et al., Phys. Rev. B 65, 235327 (2002); J. Jaroszynski et al., Phys. Rev. Lett. 89, 266802 (2002)] para a dependência com o campo magnético, com a temperatura, o aparecimento de picos anômalos e o surgimento de curvas de histerese em várias propriedades físicas. / Digital magnetic heterostructures (DMHs) are semiconductor structures with magnetic impurities (Mn) restricted to some planar arrangements (monolayers) regularly spaced. In the presence of an external magnetic field, the sp-d exchange interaction between the localized magnetic moments and the itinerant carriers is responsible for a giant spin splitting, of the order of, or even greater than, the cyclotron separation between Landau levels. Here I calculate the electronic structure of group II-VI digital magnetic quantum wells. I solve the Kohn-Sham equations of the spin-density functional theory within the effective mass approximation. Then I calculate some magneto-optical and transport properties which are experimentally relevant. In particular, I investigate the spin dependent physics of these systems from two different points of view. First, I focus on effects of the Mn magnetism on the sp-d exchange spin dependent potential, particularly the effect of antiferromagnetic clustering and the effect of dilution (segregation and interdiusion) of the Mn content prole. By considering these effects I reproduce experimental results for the spin splitting $Delta_E$ and spin scattering times $tau_$ [S. A. Crooker et al., Phys. Rev. Lett. 75, 505 (1995); Phys. Rev. B 61, 1736 (2000)]. In the second part I move on to the physics of spin-polarized two-dimensional electron gases (2DEGs), and show the relevance of the strong dependence of the many-body contributions (exchange and correlation) with the spin polarization. In particular, these effects are relevant for the development of quantum Hall ferromagnetic phases. I calculate magneto- transport in the quantum Hall eect regime for DMHs consisting of ZnSe and CdTe. My results reproduce experimental results [R. Knobel et al., Phys. Rev. B 65, 235327 (2002); J. Jaroszynski et al., Phys. Rev. Lett. 89, 266802 (2002)] for the dependence with magnetic eld, temperature, development of anomalous resistivities spikes and hysteretic behaviors in many physical properties.

Nesta tese apresentamos os estudos de magnetotransporte em poços quânticos largos,\\\\ estreitos e triplos em campos magnéticos baixos. Dependendo dos estudos desejados, me-\\\\dimos a magnetoresistência em regime linear e não linear e sob a aplicação de corrente AC, irradiação de microondas e em gradiente de temperatura ao longo das amostras. Relatamos a observação de efeitos não lineares de corrente alternada em oscilações magneto-inter-sub-bandas de poços quânticos triplos. A oscilação MIS em sistemas de poços quânticos individuais e duplos e também os efeitos não lineares devido à corrente contínua foram estudados antes nestes sistemas. Nossos resultados são explicados de acordo com um modelo generalizado baseado na parte de não equilíbrio da função de distribuição de elétrons. A magnetorresistência não local sob irradiação de microondas é também estudada nesta tese. Os resultados obtidos proporcionam evidências para uma corrente de estado de borda estabilizada por irradiação de microondas, devido às ressonâncias não lineares e foram descritas por um modelo baseado em dinâmica não linear e mapa padrão de Chirikov. Finalmente, observamos uma correlação estreita entre as oscilações de resistência e oscilações de tensão de arraste do fônon induzidas por irradiação de microondas em um sistema bidimensional de eletrons sob campo magnético perpendicular. A influência da resistividade de dissipação modificada por microondas na tensão de arraste do fônon perpendicular ao fluxo de fônons pode explicar nossas observações. Além disso, características nítidas observadas na tensão de arraste do fônon sugerem que os domínios de corrente associados a estes estados podem existir na ausência de condução DC externa. / In this thesis, we present the studies of magneto-transport in narrow , wide and triple quantum wells in low magnetic fields. Depending on the desired studies, we have measured the magneto-resistance both in linear and nonlinear regimes and under the application of AC current, microwave irradiation and temperature gradient along the samples. We have reported the observation of nonlinear effects of AC current on magneto-inter-sub-band oscillations (MIS) of triple quantum wells (TQWs). The MIS oscillations in single and double quantum well system and also nonlinear effects due to DC current have been studied before in these systems. Our results are explained according to a generalized model based on non-equilibrium part of electron distribution function. The nonlocal magneto-resistance under microwave irradiation is also studied within this thesis. The obtained results provide evidence for an edge-state current stabilized by microwave irradiation due to nonlinear resonances and have been described by a model based on the nonlinear dynamics and Chirikov standard map. Finally, we have observed the phonon-drag voltage oscillations correlating with the resistance oscillations under microwave irradiation in a two-dimensional electron gas in perpendicular magnetic field. The influence of dissipative resistivity modified by microwave on phonon-drag voltage perpendicular to the phonon flux can explain our observations. Moreover, sharp features observed in phonon drag voltage suggest the current domains associated with these states can exist in the absence of external DC driving.

Nesta tese apresentamos os estudos de magnetotransporte em poços quânticos largos,\\\\ estreitos e triplos em campos magnéticos baixos. Dependendo dos estudos desejados, me-\\\\dimos a magnetoresistência em regime linear e não linear e sob a aplicação de corrente AC, irradiação de microondas e em gradiente de temperatura ao longo das amostras. Relatamos a observação de efeitos não lineares de corrente alternada em oscilações magneto-inter-sub-bandas de poços quânticos triplos. A oscilação MIS em sistemas de poços quânticos individuais e duplos e também os efeitos não lineares devido à corrente contínua foram estudados antes nestes sistemas. Nossos resultados são explicados de acordo com um modelo generalizado baseado na parte de não equilíbrio da função de distribuição de elétrons. A magnetorresistência não local sob irradiação de microondas é também estudada nesta tese. Os resultados obtidos proporcionam evidências para uma corrente de estado de borda estabilizada por irradiação de microondas, devido às ressonâncias não lineares e foram descritas por um modelo baseado em dinâmica não linear e mapa padrão de Chirikov. Finalmente, observamos uma correlação estreita entre as oscilações de resistência e oscilações de tensão de arraste do fônon induzidas por irradiação de microondas em um sistema bidimensional de eletrons sob campo magnético perpendicular. A influência da resistividade de dissipação modificada por microondas na tensão de arraste do fônon perpendicular ao fluxo de fônons pode explicar nossas observações. Além disso, características nítidas observadas na tensão de arraste do fônon sugerem que os domínios de corrente associados a estes estados podem existir na ausência de condução DC externa. / In this thesis, we present the studies of magneto-transport in narrow , wide and triple quantum wells in low magnetic fields. Depending on the desired studies, we have measured the magneto-resistance both in linear and nonlinear regimes and under the application of AC current, microwave irradiation and temperature gradient along the samples. We have reported the observation of nonlinear effects of AC current on magneto-inter-sub-band oscillations (MIS) of triple quantum wells (TQWs). The MIS oscillations in single and double quantum well system and also nonlinear effects due to DC current have been studied before in these systems. Our results are explained according to a generalized model based on non-equilibrium part of electron distribution function. The nonlocal magneto-resistance under microwave irradiation is also studied within this thesis. The obtained results provide evidence for an edge-state current stabilized by microwave irradiation due to nonlinear resonances and have been described by a model based on the nonlinear dynamics and Chirikov standard map. Finally, we have observed the phonon-drag voltage oscillations correlating with the resistance oscillations under microwave irradiation in a two-dimensional electron gas in perpendicular magnetic field. The influence of dissipative resistivity modified by microwave on phonon-drag voltage perpendicular to the phonon flux can explain our observations. Moreover, sharp features observed in phonon drag voltage suggest the current domains associated with these states can exist in the absence of external DC driving.