In this work we concentrate our efforts to obtain an algebraic relation capable of connecting the magnetic component of the caloric magneto potential, the magnetic entropy variation with the magnetic resistivity variation of the anisotropic magneto caloric compounds of the series RAl2, (R: rare earth). For this purpose, we use the single ion model, considering the approximation of the molecular field based on the interaction of long-range cooperative exchange to represent the magnetic interactions present in these compounds, through the Hamiltonian model. While the study of the resistive properties was carried out based on the dispersive dipole interaction between the conducting electrons and 4f located. This analytical and self consistent process results in ()-T e ()-T curves, which are compared to experimental data available in the literature. The comparison between these quantities, for the different crystallographic directions of the monocrystalline compounds RAl2, lacks the inclusion of a correlation factor that involves a power relation (T/Tc)m, whose exponent varies according to the thermal conditions and anisotropic. That is, for the compound HoAl2, for example the validity of the expression −=− is guaranteed by using the index m = 0.1 for region 0<T<Tc where the spin reorientation occurs, and for region that happens Tc the index m = 0.0 (direct ratio) must be used. This procedure was also used to describe the properties of the compounds TmAl2, DyAl2 and NdAl2, providing valuable information about the relationship between the variation of magnetic entropy and the variation of magnetic resistivity. / Neste trabalho concentramos nossos esforços para a obtenção de uma relação algébrica capaz de conectar a componente magnética do potencial magneto calórico, variação de entropia magnética com a variação de resistividade magnética dos compostos magneto calóricos anisotrópicos integrantes da série RAl2, (R: terra rara). Para este fim, utilizamos o modelo de único íon, considerando a aproximação do campo molecular baseada na interação de troca cooperativa de longo alcance para representar as interações magnéticas presentes nestes compostos, através do hamiltoniano modelo. Enquanto o estudo das propriedades resistivas foi realizado com base na interação dispersiva dipolar entre os elétrons de condução e 4f localizados. Este processo analítico e auto consistente resulta em curvas de ()-T e ()-T, que são comparadas a dados experimentais disponíveis na literatura. Já a comparação entre essas grandezas, para as diferentes direções cristalográficas dos compostos monocristalinos RAl2, carece da inclusão de um fator de correlação que envolve uma relação de potência (T/Tc)m, cujo expoente varia de acordo com as condições térmica e anisotrópica. Isto é, para o composto HoAl2, por exemplo a validade da expressão −=−(TTc)m é garantida com a utilização do índice m=0.1 para região 0<T<Tc onde ocorre a reorientação de spin, e para região que sucede Tc o índice m=0.0 (relação direta) deve ser utilizado. Este procedimento também foi utilizado para descrever as propriedades dos compostos TmAl2, DyAl2 e NdAl2, fornecendo informações valiosas sobre a relação existente entre a variação de entropia magnética com a variação de resistividade magnética. / São Cristóvão, SE

Neste trabalho, apresentamos os resultados de estudos com poços quânticos parabólicos (PQW, Parabolic Quantum Well ) de AlGaAs crescidos sobre substratos de GaAs pela técnica de epitaxia por feixe molecular. Medidas de transporte em PQWs do tipo n e do tipo p com larguras de 1000 ºA ate 4000 ºA em baixas temperaturas indicam um aumento abrupto do coeficiente Hall para um campo magnético critico de aproximadamente 3 T. Nosso estudo concentra-se na interpretação deste aumento observado. Com este propósito, estudamos através de cálculos autoconsistentes e de aproximações anal¶³ticas o processo de transferência de cargas em amostras com PQWs. Determinamos as densidades superficiais de cargas ns e ps, e comparamos estes resultados com os obtidos experimentalmente. Verificamos que os melhores resultados para a densidade de cargas (ns) s~ao aqueles determinados pelos cálculos autoconsistentes. No entanto, as aproximações analíticas se mostram importantes para descrever de forma qualitativa os resultados experimentais para amostras do tipo p. Numa segunda parte do nosso trabalho, estudamos a influencia da aplicação de campos magnéticos ao longo da direção de crescimento nas amostras com PQWs. Observamos uma diminuição na largura de densidade de cargas n(z) e do potencial total V (z). Estes resultados em combinação com o processo de transferência de cargas, levam a uma diminuição da densidade de portadores no poço, produto da redistribuição das cargas entre o poço e as camadas com dopagem de silencio. Desta forma, atribuímos o aumento no coeficiente Hall como sendo oriundo de uma diminuição da densidade de cargas dentro do PQW. / We present the results of experiments and calculations done on AlGaAs Parabolic Quantum Wells (PQWs) grown on GaAs by molecular beam epitaxial tecniques. Transport measurements in n-type and p-type samples with widths between 1000 ºA and 4000 ºA at low temperatures indicate an abrupt increase of the Hall coeficient at a critical field B ¼ 3 T. Our study focuses on the interpretation of this observed increase. To this end, we study by means of self-consistent numerical simulations and analytical approximations the charge transfer process in PQWs. We compare our results for the sheet densities with those observed experimentally. The best results are obtained for n-type samples for which we could numerical simulations. However, the analytical expressions we obtained also describe qualitatively the experimental results, and can be applied to p-type samples. In the second part of this work we study the efect of a magnetic feld applied perpendicular to the well. The simulations indicate a diminishing of the charge density and the total potential in the well. These results, combined with the charge transfer process, lead to a redistribution of charge between the well and the dopant layers. Therefore, we interpret the observed increase of the Hall coefcient as the result of a depletion of charge in the parabolic quantum well.

Neste trabalho foram estudadas algumas propriedades de transporte de sistemas dinâmicos caóticos descritos por mapas. O trabalho tem seu foco principal em plasmas de fusão gerados em reatores denominados tokamaks. Primeiramente foi estudado o transporte de linhas de campo magnético em plasmas de cisalhamento reverso perturbado por um Limitador Magnético Ergódico (LME) em tokamaks de seção transversão circular. A deposição de linhas de campo magnético é caracterizada por padrões de estruturas denominados ``footprints';'; magnéticos. Os &quot;footprints';'; surgem devido aos vestígios deixados pela sela caótica das linhas de campo. Para os intervalos de fator de segurança estudados, estes efeitos na parede da câmara estão associados com o grudamento de linhas de campo e canais de escape devido a cadeias de ilhas internas próximas à última superfície de fluxo não-destruída. Neste trabalho também exploramos um método de construção de um mapa integrável simplético bidimensional, associado a um sistema hamiltoniano, dado um conjunto de pontos fixos e curvas invariantes. O método foi utilizado para encontrar o mapa de Poincaré não-perturbado para linhas de campo em tokamaks de alta razão de aspecto com um desviador poloidal. O mapa integrável foi então perturbado por uma perturbação impulsiva que descreve uma ressonância assimétrica na borda do plasma. O mapa perturbado não-integrável é aplicado para estudar a estrutura de linhas de campo magnético abertas na região entre o plasma e a parede da câmara. Com isto foram reproduzidos os principais aspectos de transporte obtidos por integração numérica das equações de linhas de campo magnético, tais como: comprimentos de conexão e &quot;footprints';'; magnéticos na placa do desviador. Otimizamos o mapa encontrado através deste método introduzindo um potencial formado por seis parábolas unidas suavemente dispostas a formar um potencial com dois pontos de mínimo. Com isto o mapa resultante se mostrou mais versátil e capaz de reproduzir superfícies com topologias bastante particulares. Outro modelo desenvolvido neste trabalho reproduz superfícies magnéticas de tokamaks munidos de desviadores, com escolhas específicas de: posição do ponto de X, triangularidade, elongação e eixo magnético. O modelo é composto por um conjunto de condutores infinitos paralelos conduzindo corrente elétrica. Utilizamos cinco condutores para reproduzir a topologia das superfícies magnéticas similares ao do International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER). Com isto estudamos algumas propriedades da camada estocástica formada próximo à separatriz.

This thesis studies the magnetoelastic, transport and magnetic properties of single crystals of yttrium and scandium dopped with rare earth magnetic impurities. From our measurements of magnetostriction on dilute alloys we derive the magnetoelastic coefficients of the interaction between isolated ions and lattice strains. Our magnetoresistance measurements give the exchange and quadrupole coefficients of the interaction of isolated ions with the conduction electrons. The aim of our magnetic measurements is mainly to study the spin glass properties at low temperatures. The yttrium-rare earth and scandiumorare earth dilute alloys are interesting systems to probe the typical properties predicted by mean field theory for spin glasses with uniaxial crystal field.

This thesis studies the magnetoelastic, transport and magnetic properties of single crystals of yttrium and scandium dopped with rare earth magnetic impurities. From our measurements of magnetostriction on dilute alloys we derive the magnetoelastic coefficients of the interaction between isolated ions and lattice strains. Our magnetoresistance measurements give the exchange and quadrupole coefficients of the interaction of isolated ions with the conduction electrons. The aim of our magnetic measurements is mainly to study the spin glass properties at low temperatures. The yttrium-rare earth and scandiumorare earth dilute alloys are interesting systems to probe the typical properties predicted by mean field theory for spin glasses with uniaxial crystal field.

This thesis studies the magnetoelastic, transport and magnetic properties of single crystals of yttrium and scandium dopped with rare earth magnetic impurities. From our measurements of magnetostriction on dilute alloys we derive the magnetoelastic coefficients of the interaction between isolated ions and lattice strains. Our magnetoresistance measurements give the exchange and quadrupole coefficients of the interaction of isolated ions with the conduction electrons. The aim of our magnetic measurements is mainly to study the spin glass properties at low temperatures. The yttrium-rare earth and scandiumorare earth dilute alloys are interesting systems to probe the typical properties predicted by mean field theory for spin glasses with uniaxial crystal field.

Neste trabalho estudamos propriedades termodinÃmicas de um gÃs de elÃtrons confinado em uma superfÃcie bidimensional cilÃndrica sob a aÃÃo de um campo magnÃtico perpendicular ao eixo do cilindro. Observamos que o campo magnÃtico aplicado desta forma produz efeito similar ao produzido por um campo magnÃtico nÃo-homogÃneo em um sistema plano. Calculamos o espectro de energia nesse sistema para diferentes valores de curvatura e simetria do campo com a superfÃcie. Mostramos que as propriedades fÃsicas desses sistemas estÃo fortemente ligadas a essa simetria do campo magnÃtico atravÃs do cÃlculo da densidade de estados, potencial quÃmico e calor especÃfico do sistema. Investigamos como a curvatura de um filme semicondutor afeta suas propriedades eletrÃnicas e de transporte. Estudamos como o potencial efetivo induzido pelas deformaÃÃes de curvatura periÃdicas no filme modificam sua estrutura de bandas induzindo o confinamento eletrÃnico. Para parÃmetros fixos de curvatura, tal confinamento pode ser ajustado atravÃs de um campo elÃtrico externo, de modo que certas caracterÃsticas da estrutura de bandas tais como emph{gaps} de energia e curvaturas das bandas podem ser controladas por um parÃmetro externo. TambÃm mostramos que, para alguns valores de curvatura e campo elÃtrico, Ã possÃvel obter bandas de Dirac para filmes semicondutores com curvatura Gaussiana. AlÃm disso, usamos um mÃtodo de propagaÃÃo de pacotes de onda para demonstrar que as curvaturas sÃo responsÃveis por significantes transiÃÃes entre sub-bandas, especialmente para valores moderados de curvatura. / We study thermodynamic properties of an electron gas confined in a two-dimensional cylindrical surface under the action of a magnetic field perpendicular to the cylinder axis. We observed that the applied magnetic field has a similar effect to that produced by a non-homogeneous magnetic field on a flat system. We calculate the energy spectrum of the system for different values of curvature and symmetry of the magnetic field to the surface. We show that the physical properties of these systems are strongly connected to the symmetry imposed by the magnetic field by calculating the density of states, specific heat and chemical potential. We investigate how the curvature of a semiconductor film affects its electronic and transport properties. We study how the geometry-induced potential resulting exclusively from periodic ripples in the film modifies its band structure by inducing electronic confinement. For fixed curvature parameters, this confinement can be easily tuned by an external electric field, so that features of the band structure such as the energy gaps and band curvature can be controlled by an external parameter. We also show that, for some values of curvature and electric field, it is possible to obtain massless Dirac bands for a smooth structure. Moreover, we use a wave packet propagation method to demonstrate that the ripples are responsible for a significant inter-sub-band transition, specially for moderate values of the ripple height.

Submitted by Irene Nascimento (irene.kessia@ufpe.br) on 2016-07-12T19:51:09Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Elizane Efigenia de Moraes.pdf: 9079354 bytes, checksum: 7ee5a581c6d0b14cdc6b518cd6aa7276 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-12T19:51:09Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Elizane Efigenia de Moraes.pdf: 9079354 bytes, checksum: 7ee5a581c6d0b14cdc6b518cd6aa7276 (MD5) Previous issue date: 2015-07-30 / Nesta dissertação estudamos as propriedades de transporte do nitreto de boro cúbico (cBN, para a sigla em inglês) com as superfícies de uma amostra de quatro camadas passivadas com hidrogênio: em uma superfície o H se liga ao B e na outra ao N. As características do transporte são investigadas com a introdução de dois eletrodos de ouro (Au), em equilíbrio eletrostático com a amostra e submetidos a uma diferença de potencial V em intervalos de interesse: 0:2 V 0:2, 1 V 1 e 3 V 3. O teste de tunelamento com voltagem nula também foi realizado. As principais propriedades observadas são brevemente relatadas em seguida: (i) Os eletrodos são idênticos (no cálculo inicial do programa Siesta adicionamos uma camada "tampão"de átomos, a qual é desconsiderada no programa Transiesta-propriedades de transporte. A simetria dos eletrodos (esquerda e direita) se manifesta com PDOS idênticos para voltagem nula nos intervalos de energia investigados; (ii) A característica I-V (corrente versus voltagem) da amostra apresenta um pico acentuado para V 0:25. A origem deste pico é atribuída à ocorrência do nível quase localizado do H, situado abaixo do nível de Fermi e hibridizado com estados sp3 do B, como evidenciado no cálculo de DFT (Siesta) da estrutura eletrônica e densidade de estados do sistema de quatro camadas. De fato, uma análise dos PDOS dos eletrodos e da amostra sugere que esta interpretação é compatível com o cálculo numérico do Transiesta para o tunelamento através da amostra e o cálculo das características IV através da Fórmula de Landauer-Büttiker: na configuração de equilíbrio mencionada, as correntes máximas obtidas foram Imax(V = 0:25 Volts ) = 163 pico Ampéres (pA) e Imax(V = 2:5 ) = 380 pA. (iii) Enfatizamos que, no intervalo 0:2 V 0:2 a característica IV é muito semelhante àquela observada em diodos de junção p-n. Por outro lado, no intervalo 3 V 3 a retificação é bem menos efetiva para jV > 0:2j ; (iV) outra observação de destaque é o aumento da corrente, isto é, jImax(V = 0:8 )j = 9:85 nano Ampéres (nA) quando a distância dos eletrodos e a amostra é diminuída. Os resultados sugerem o prosseguimento e o aprofundamento das investigações, tendo em vista o uso potencial do cBN passivado com hidrogênio em dispositivos eletrônicos. / In this thesis we study the transport properties of cubic boron nitride (cBN) with the surfaces of a sample of four layers hydrogen terminated hydrogen: on a surface, H binds to B and on the other, to N. The characteristics of the transport are investigated after the introduction of two gold electrodes in an electrostatic equilibrium with the sample and subjected to a potential difference V in intervals of interest:0:2 V 0:2, 1 V 1 e 3 V 3. Tunneling test with zero voltage was also made. The main observed properties are reported briefly: (i) the electrodes are identical (within a layer buffer atoms only considered in the initial calculation Siesta program, to simulate a bulk behavior, therefore it is not considered in Transiesta program, that is, for the calculation of transport properties). The symmetry of electrodes (left and right) manifests with identical PDOS to zero voltage in between the energy intervals investigated; (ii) The IV characteristic (current versus voltage) of the sample shows a sharp peak for V 0:25. The origin of this peak is attributed to the occurrence of nearly located H level, situated below the Fermi level and hybridized with sp3 states of B, and evidenced in the DFT calculation (Siesta) of the electronic structure and density of states of the four layer system. The PDOS electrode and the sample analyses suggest that this interpretation is compatible with Transiesta numerical calculation of the tunneling through the sample and to calculate the current versus voltage I (V) by the Landauer-Büttiker formula: the aforementioned balance setting, the maximum currents obtained were Imax(V = 0:25 Volts ) = 163 peak amps (pA) and Imax(V = 2:5 ) = 380 pA; (iii) - Another important observation was the increase in current, i.e. jImax(V = 0:8 )j = 9:85 nano amps (nA) when the distance of the electrodes and the sample is reduced. The results suggest the continuation and deepening of the study, considering the potential use of CBN passivated with hydrogen in electronic devices.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-02-15T13:24:58Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação_Mestrado_FaniaCM.pdf: 2231632 bytes, checksum: bb26fa0342704fd41ad5ba76719deac0 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-15T13:24:59Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação_Mestrado_FaniaCM.pdf: 2231632 bytes, checksum: bb26fa0342704fd41ad5ba76719deac0 (MD5) Previous issue date: 2015-06-30 / FACEPE / Recentes progressos na fabrica¸c˜ao de nanoestruturas fornecem a possibilidade de produzir filmes finos que contenham defeitos artificiais como s´ıtios de aprisionamento com tamanho, geometria e disposi¸c˜ao espacial bem definidas. O estudo dessa introdu¸c˜ao de um arranjo regulardedefeitosemfilmesfinossupercondutoresdotipoIItemsidoativamentedesenvolvido desde o ponto de vista te´orico e experimental, por um lado pela riqueza de comportamentos est´aticos e dinˆamicos que apresenta e, por outro, pela compreens˜ao dos mecanismos para estabilizareancorararededev´orticescontraasfor¸casmotorasexternas. Umdosfenˆomenos mais not´aveis destes sistemas ´e chamado efeito matching, o qual ocorre quando o n´umero de v´ortices ´e um m´ultiplo inteiro do n´umero dos centros de aprisionamento, sendo observados picos na corrente cr´ıtica (resposta est´atica) ou atenua¸c˜oes na mobilidade dos v´ortices (resposta dinˆamica) nos valores de campo onde esta condi¸c˜ao ´e satisfeita. Nesses campos comensur´aveis, os v´ortices podem formar uma rede altamente ordenada onde as intera¸c˜oes v´ortice-v´ortice que reduzem o ancoramento efetivo s˜ao minimizadas. Usando simula¸c˜oes dedinˆamicamolecular,analisamosasconfigura¸c˜oesdosv´orticeseosefeitosdepinning artificialnadinˆamicadev´orticesemumfilmefinosupercondutordotipoII,comumadistribui¸c˜ao peri´odica de centros de pinning. A dinˆamica de v´ortices e suas configura¸c˜oes estruturais, foram simuladas usando o algoritmo de dinˆamica de Langevin. As intera¸c˜oes entre v´ortices foram modeladas dentro da aproxima¸c˜ao de London com condi¸c˜oes de contorno peri´odicas. Na parte inicial do estudo, calculamos as configura¸c˜oes de equil´ıbrio para a rede de v´ortices, encontrando resultados similares aos estudados em trabalhos anteriores. Inclusive, observamos em nossas simula¸c˜oes que o n´umero de satura¸c˜ao dos centros de ancoragem, i.e. o n´umero m´aximo de v´ortices aprisionados por cada centro, ´e fun¸c˜ao do campo externo. de aprisionamento. Esse estudo revela que os tipos de comensurabilidades encontradas nesse problema dinˆamico s˜ao, em geral, diferentes daqueles encontrados no problema est´atico. Portanto, a pr´atica usual na literatura de se inferir sobre as configura¸c˜oes est´aticas dos v´ortices a partir de medidas de magnetorresistˆencia deve ser revista. / Recent progress in manufacturing of nanostructures provides the possibility to produce thin films containing artificial defects as pinning sites with well-defined size, geometry and spatial arrangement. The study of the introduction of a regular arrangement of defects in type II superconducting thinfilmshasbeenactivelydevelopedfromatheoreticalandexperimentalpointofview,ononeside due to the richness of static and dynamic behaviors that it presents and, second, by understanding themechanismstostabilizeandanchorthenetworkofvorticesagainstexternaldrivingforces. One ofthemostremarkablephenomenaofthesesystemsiscalledmatching effectwhichoccurswhenthe number of vortices is a multiple integer of the number of pinning centers, with peaks observed in the cr´ıtical current (static response) or the attenuation of the vortices mobility (dynamic response) values in field where this condition is satisfied. These measurable fields, the vortices can form a highly ordered network where the vortex-vortex interactions that reduce the effective anchoring are minimized. Using molecular dynamics simulations, we analyzed the settings of the vortices and the effects of artificial pinning at the dynamics of vortices in a type II superconducting thin film with a periodic distribution of pinning centers. The dynamics of vortices and their structural configurations were simulated using the Langevin dynamics algorithm. hm. The interactions between vortices were modeled using London’s approach with periodic boundary conditions. In the early part of the study, we calculated the balance settings for the vortex network, finding results similar to those studied in previous works. In fact, we observed in our simulations that the number of saturation of the anchoring centers, i.e. the maximum number of vortices trapped by each center, is a function of the external field. This result had already been predicted in calculations performed within the Ginzburg-Landau formalism. Here, we show that the same effect can be reproduced at the London scheme. In the second part of the study, we analyzed the dynamics when an external force is applied in the longitudinal direction relative to the symmetry of the network of traps. We show that this system displays dynamic commensurability effects when the settings of the vortices coincide with the periodicity of the arrangement, through the magnetoresistance curves that have a number of features in the different fields of matching. Certain field values, it falls in tension are absent due to the particular configuration of vortices and the interaction between interstitial vortices with the vortices occupying the pinning centers. This study shows that the types of measurability found in this dynamic problem are generally different from those found in the static problem. Therefore, the usual practice in the literature to infer the static settings of vortices from magnetoresistance measures should be reviewed.

COSTA, Diego Rabelo da. Transportes e confinamento em monocamada e bicamada de nanoestruturas de grafeno com diferentes bordas, interfaces e potenciais. 2014. 201 f. Tese (Doutorado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2015-06-01T22:18:12Z No. of bitstreams: 1 2014_tese_drcosta.pdf: 54910487 bytes, checksum: 82b386bac8259edaa10f6d5ff314bd42 (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2015-06-01T22:19:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_tese_drcosta.pdf: 54910487 bytes, checksum: 82b386bac8259edaa10f6d5ff314bd42 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-06-01T22:19:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_tese_drcosta.pdf: 54910487 bytes, checksum: 82b386bac8259edaa10f6d5ff314bd42 (MD5) Previous issue date: 2014 / Graphene, a two-dimensional lattice of carbon atoms, has been widely studied during the past few years. The interest in this material is not only due to its possible future technological applications, but also because it provides the possibility to probe interesting phenomena predicted by quantum field theories, ranging from Klein tunneling and other quasi-relativistic effects to the existence of new types of electron degrees of freedom, namely, the pseudo-spin, and the existence of two inequivalent electronic valleys in the vicinity of the gapless points of its energy spectrum. Several of the exotic properties observed in graphene originate from the fact that within the low energy approximation for the tight-binding Hamiltonian of graphene, electrons behave as massless Dirac fermions, with a linear energy dispersion. Just like in single layer graphene, the low-energy eletronic spectrum in bilayer graphene is gapless, but in this case it is dominated by the parabolic dispersion. Nevertheless, one interesting feature is shared by both monolayer and bilayer graphene: the valley degree of freedom. In this thesis, we theoretically investigate: (i) the dynamic properties in mono and bilayer graphene, performing a systematic study of wave packet scattering in different interface shapes, edges and potentials; and furthermore (ii) the energy levels of confined systems in graphene in the presence or absence of external magnetic and electric fields. In the first part of the work, we use the tight-binding approach to study the scattering of a Gaussian wave packet on monolayer graphene edges (armchair and zigzag) in the presence of real and pseudo (strain induced) magnetic fields and also calculate the transmission probabilities of a Gaussian wave packet through a quantum point contact defined by electrostatic gates in bilayer graphene. These numerical calculations are based on the solution of the time-dependent Schrödinger equation for the tight-binding model Hamiltonian, using the Split-operator technique. Our theory allows us to investigate scattering in reciprocal space, and depending on the type of graphene edge we observe scattering within the same valley, or between different valleys. In the presence of an external magnetic field, the well known skipping orbits are observed. However, our results demonstrate that in the case of a pseudo-magnetic field, induced by non-uniform strain, the scattering by an armchair edge results in a non-propagating edge state. We propose also a very efficient valley filtering through a quantum point contact system defined by electrostatic gates in bilayer graphene. For the suggested bilayer system, we investigate how to improve the efficiency of the system as a valley filter by varying parameters, such as length, width and amplitude of the applied potential. In the second part of the thesis, we present a systematic study of the energy spectra of graphene quantum rings having different geometries and edge types, in the presence of a perpendicular magnetic field. We discuss which features obtained through a simplified Dirac model can be recovered when the eigenstates of graphene quantum rings are compared with the tight-binding results. Furthermore, we also investigate the confined states in two different hybrid monolayer - bilayer systems, identifying dot-localized states and edge states for the suggested bilayer confinement structures, as well as we will study the behavior of the energy levels as a function of dot size and under an applied external magnetic field. Finally, using the four-band continuum Dirac model, we also derive a general expression for the infinite-mass boundary condition in bilayer graphene in order to apply this boundary condition to calculate analytically the confined states and the corresponding wave functions in a bilayer graphene quantum dot in the absence and presence of a perpendicular magnetic field. Our analytic results exhibit good agreement when compared with the tight-binding ones. / Grafeno, uma rede bidimensional de átomos de carbono, tem sido amplamente estudado durante os últimos anos. O interesse por este material não é apenas devido às suas possíveis aplicações tecnológicas futuras, mas também porque oferece a possibilidade de investigar fenômenos interessantes previstos pelas teorias quânticas de campo, que vão desde o tunelamento de Klein e outros efeitos quasi-relativísticos à existência de novos tipos de graus de liberdade do elétron, ou seja, o pseudo-spin, e a existência de dois vales eletrônicos não-equivalentes na vizinhança dos pontos sem gap do seu espectro de energia. Várias das propriedades exóticas observadas no grafeno originam-se do facto de que dentro da aproximação de baixas energias para o Hamiltoniano tight-binding do grafeno, elétrons se comportam como férmions de Dirac sem massa, com uma dispersão de energia linear. Assim como no caso de uma monocamada de grafeno, o espectro eletrônico de baixas energias para uma bicamada de grafeno é sem gap, mas, neste caso, é dominado pela dispersão parabólica. No entanto, uma característica interessante é compartilhada por ambas monocamada e bicamada de grafeno: o grau de liberdade de vale. Nesta tese, nós investigamos teoricamente: (i) as propriedades dinâmicas em mono e bicamadas de grafeno, realizando um estudo sistemático do espalhamento de pacotes de onda em diferentes formas de interfaces, bordas e potenciais; e, além disso, (ii) os níveis de energia de sistemas confinados no grafeno na presença ou ausência de campos magnéticos e elétricos externos. Na primeira parte do trabalho, nós utilizamos a abordagem tight-binding para estudar o espalhamento de um pacote de onda Gaussiano nas bordas de uma monocamada de grafeno (armchair e zigzag) na presença de campos magnéticos reais e pseudo-magnéticos (induzidos por tensão) e também calculamos as probabilidades de transmissão de um pacote de onda Gaussiano através de um contato de ponto quântico definido por potenciais eletrostáticos em bicamadas de grafeno. Estes cálculos numéricos são baseados na solução da equação de Schrödinger dependente do tempo para o Hamiltoniano do modelo tight-binding, usando a técnica Split-operator. Nossa teoria permite investigar espalhamento no espaço recíproco, e dependendo do tipo de borda do grafeno, nós observamos espalhamento dentro do mesmo vale, ou entre diferentes vales. Na presença de um campo magnético externo, as bem conhecidas órbitas skipping orbits são observadas. No entanto, nossos resultados demonstram que, no caso de um campo pseudo-magnético induzido por uma tensão não-uniforme, o espalhamento por uma borba armchair resulta em um estado de borda não-propagante. Nós também propomos um sistema de filtragem de vales muito eficiente através de um sistema de contato de ponto quântico definido por portas eletrostáticas em uma bicamada de grafeno. Para o sistema de bicamadas sugerido, nós investigamos a forma de melhorar a eficiência do sistema como um filtro de vales por diferentes parâmetros, como comprimento, largura e amplitude do potencial aplicado. Na segunda parte da tese, nós apresentamos um estudo sistemático dos espectros de energia de anéis quânticos de grafeno com diferentes geometrias e tipos de borda, na presença de um campo magnético perpendicular. Nós discutimos quais características obtidas por meio de um modelo simplificado de Dirac podem ser recuperadas quando os auto-estados de anéis quânticos de grafeno são comparados com os resultados do modelo tight-binding. Além disso, nós também investigamos os estados confinados em dois sistemas híbridos diferentes de monocamada - bicamada, identificando estados localizados dentro do ponto e estados de borda para as estruturas de confinamento em bicamadas sugeridas, assim como vamos estudar o comportamento dos níveis de energia em função do tamanho do ponto e sob um campo magnético externo aplicado. Finalmente, usando o modelo contínuo de Dirac de quatro bandas, nós também derivamos uma expressão geral para a condição de contorno de massa infinita em bicamada de grafeno, a fim de aplicar essa condição de contorno para calcular analiticamente os estados confinados e as correspondentes funções de onda em um ponto quântico em uma bicamada de grafeno na ausência e na presença de um campo magnético perpendicular. Nossos resultados analíticos apresentam boa concordância quando comparados com os resultados tight-binding.