Orientadores: Aurea Rosas Vasconcellos, Roberto Luzzi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica "Gleb Wataghin" / Made available in DSpace on 2018-07-27T20:50:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigues_ClovesGoncalves_D.pdf: 12304170 bytes, checksum: 0e856f16c9444a08a4bd1bd417c5ffc5 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Apresentamos um estudo extenso e detalhado do estado termodinâmico de não-equilíbrio, e de propriedades ópticas e de transporte de semicondutores polares de gap direto na presença de campos elétricos moderados e intensos. Para tal fim recorremos à teoria cinética quântica não-linear, que é baseada num atual e poderoso formalismo mecânico estatístico de ensembles para sistemas abertos longe do equilíbrio. Particular atenção foi dada ao caso de semicondutores polares de gap largo, especialmentes aos nitretos dos elementos da coluna III ( III-N, como GaN, InN, AlN ). Foram deduzidas as equações de evolução temporal para: o momento dos portadores, a energia dos portadores, a energia dos fônons ópticos longitudinais e trânsversais e dos fônons acústicos. Cálculos numéricos foram realizados considerando o caso particular do plasma fotocriado no semicondutor polar polar de gap direto GaN, na forma zincblenda ( cúbico ) e wurtzita ( hexagonal ), nas condições iniciais estabelecidas em um experimento de espectroscopia óptica de resolução temporal ultra-rápida. Analizamos tanto o estado transiente quanto o estacionário. Foi estudado também o caso dos semicondutores dopados tipo n, em particular: n-AlN, n-GaN e n-InN, todos na forma wurtzita. Comparações com outros resultados teóricos foram feitos para o Arseneto de Gálio e Nitreto de Gálio. Comparações com resultados experimentais no estado estacionário foram realizados para o Arseneto de Gálio e para o GaN, porém a campos baixos; até o presente há inexistência de experimentos em materiais III-N em campos intensos. Além das propriedades de transporte, estudamos também propriedades ópticas ( luminescência e absorção ) analizando o efeito de campo elétrico sobre os espectros / Abstract: It is presented a somewhat extented and detailed study of the nonequilibrium thermodynamic state, as well as transport and optical properties of direct-gap polar semicondutors when under the action of moderate to intense electric fields. For that purpose we resort to a nonlinear quantum kinetic theory which is based on a nowadays existent powerful and physically sounded mechanical statistic ensemble formalism for far-from-equilibrium open systems. Particular attention was given to the case of large-gap polar semicondutors, mainly the III-Nitrides ( like GaN, InN, AlN ). The equations of evolution - in the nonequilibium ( dissipative ) thermodynamic state of the system - for the enerfy and the linear momentum of the carrier, the energy of the optical ( LO and TO ) as well as acoustical phonons, are derived. Specific numerical calculations have been performed considering the particular case of the photoinjected plasma in GaN in both the wurtzite ( hexagonal ) and zincblende ( cubic ) crystalline structures, in conditions akin to those present in a typical pump-probe experiment in ultrafast time-resolved optical spectroscopy. The transient and the steady state are analized. It has also beeb considered the case of doped GaN, AlN, and InN in the wurtzite ( hexagonal ) structure. Are also presented comparisons with other theoretical calculations and with some experimental results. This is done far GaN and also GaAs, once for the latter there exists a good amount of experimental data. This is not the case for III-N in high fields when up to present experimental reports are not available; we have only make comparison whith meansurements of mobility in GaN ( cubic ) at low fields. Besides the study of Transport properties it has also been studied optical properties, particularly absorption and luminescence, analyzing the effect of the electric field on the corresponding spectra / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientador: Carlos Henrique de Brito Cruz / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-28T23:15:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Andrade_LeandroHostalacioFreirede_D.pdf: 8621992 bytes, checksum: 26619c5e02d7a1718428c54694a54e97 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: Estudamos a dinâmica de portadores em escala de tempo de femtossegundos em filmes de AlxGa1-xAs para composições de Al nas quais a liga se encontra próxima à transição gap direto-gap indireto. A técnica utilizada foi a espectros copia de excitação e prova, na qual o pulso de teste se trata de um contínuo cujo espectro cobre o gap das ligas estudadas e possui tipicamente 30 fs de duração. A transmissão diferencial para altas densidades de portadores fotoinjetados na banda de condução adquire considerável complexidade e resulta de um delicado equilíbrio entre o enchimento de estados na banda e efeitos de blindagem e muitos- corpos tais como blindagem pelo plasma foto excitado e renormalização do gap. Nós observamos urna correlação entre a dinâmica dos portadores na banda de condução ( dinâmica intrabanda ) e a renormalização do gap da liga. Esta correlação relaciona-se à dinâmica ultra-rápida de redistribuição de portadores fotoexcitados entre os vales G, X e L da banda de condução / Abstract: We have studied the femtosecond carrier dynamics in AlxGa1-xAs thin films in the composition range near the G-x crossover. We carried pump and probe spectroscopy using 2 eV, 150 fs-250 fs pumping pulses derived from a copper vapor amplified colliding pulse mode-locked dye laser (CPM), and white light probing, tipically with 30 fs pulses which cover in energie the band gap of the a1loys. The results of the differential transmission for high density of photoinjected carriers in the alloy conduction band can not be interpreted in terms of occupation effects alone and results from a delicate balance between occupation effects, like band filling and screening and many-particle effects like band gap renonnalization and plasma screening of the electron-hole interaction. Also we have observed a correlation between the intraband carrier dynamics and the renormalization of the alloy direct energy gap. This correlation is related to the ultrafast redistribution of the photoinjected carriers between the G and X, L valleys of the alloy conduction band / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientador: Luiz Fernando Zagonel / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-28T03:52:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ramos_Raul_M.pdf: 5673835 bytes, checksum: 005e134cbd8cbb241cbdf367a75f35a3 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Eletrodos condutores transparentes (TCE) possuem grande importância para tecnologias de informação e geração de energia. O TCE mais eficiente na atualidade é o ITO (In2O3 dopado com Sn), que pode alcançar resistividades em torno de 2.10-4 ?cm e uma transmitância ótica de 80% a 90% na região do visível. Entretanto, a escassez dos recursos naturais de Índio e sua grande demanda sugerem a necessidade de materiais alternativos. O presente estudo tem por objetivo investigar as propriedades óticas, eletrônicas e estruturais de filmes finos de TiO2 (fase anatase) dopados com Nitrogênio. A deposição dos filmes foi feita por Deposição por Feixe de Íons (IBD) por bombardeamento de um alvo de titânio puro com íons de Ar+ em atmosfera de O2. Os filmes, com uma espessura de ?90 nm, foram depositados em substrato de quartzo amorfo (Herasil-1) a temperaturas de 400 ou 500°C. Depois, os filmes são dopados com implantação iônica, variando o tempo de 10 a 60 minutos, com feixe de íons misto a baixa energia de N2+ e H2+ com 150 eV e sob a mesma temperatura de crescimento. Após a implantação, medidas Hall indicam que a densidade de portadores majoritários nos filmes de anatase dopados com nitrogênio chegam até ?1019 cm?3 (enquanto filmes não dopados tem densidade de cargas de ?1012 cm?3). A resistividade dos filmes dopados chegam até 10?1 ?cm enquanto mantem boa transmissão ótica (>80%). De fato, dependendo do tempo de dopagem e da temperatura do substrato durante o processo, a transmissão de até 85% podem ser obtida em 550 nm com tal resistividade (?10?1 ?cm). Espectroscopia de fotoelétrons emitidos por raio-x (XPS) realizadas in situ mostram que a composição na superfície é compatível com TiO2?xNx com concentração de nitrogênio de até ? 20%. Difração de raio-x com ângulo de incidência rasante (GIXRD) confirmaram a estrutura cristalina anatase dos filmes antes e após a implantação iônica à baixa energia (150 eV). Este estudo indica que é possível dopar a amostra anatase com nitrogênio através do uso de um feixe de íons de baixa energia. Tal abordagem é interessante por permitir um controle da concentração de dopantes (Nitrogênio através de um precursor gasoso) de forma mais controlada do que usualmente obtido por sputtering reativo / Abstract: Transparent conductive electrodes (TCE) have great importance for information and energy technologies. The most efficient TCE is currently the ITO (Sn-doped In2O3), which may have a resistivity lower than 2·10?4 ?cm and an optical transmittance of 80% to 90% in the visible region. However, the scarcity of natural resources of Indium and its great demand suggests the need of alternative materials. The present study aims to investigate the optical, electronic and structural properties of thin films of TiO2 (anatase phase) doped with nitrogen. The films deposition is made by Ion Beam Deposition (IBD) by bombarding a pure titanium target with Ar+ ions in O2 atmosphere to a thickness of about 90 nm. The films are deposited on an amorphous quartz substrate (Herasil-1) at 400 or 500 °C. Afterwards, the films are doped by ion implantation with low-energy ion beam mixed of N2+ and H2+ at 150 eV and under the same temperature of the growth for times ranging from 10 to 60 minutes. After implantation, Hall measurements indicated that the majority carrier density in the nitrogen doped anatase films reaches up to ? 1019 cm?3 (while the undoped films have a carrier density of ? 1012 cm?3). The resistivity of the doped films is as low as 10?1 ? cm while maintaining good optical transmission. Indeed, depending on the doping time and substrate temperature, transmission of up to 90% could be obtained at 550 nm with this resistivity. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) performed in situ shows that the surface composition is compatible with N:TiO2?x with nitrogen concentrations of up to ? 20%. Small angle x-ray diffraction measurements (SAXRD) confirmed the anatase crystal structure of the films before and after the low energy ion implantation. This study indicates that it is indeed possible to dope anatase thin films with nitrogen by low energy ion beam. This approach is interesting for allowing a greater control of doping concentration with respect to what is usually obtained by reactive sputtering / Mestrado / Física / Mestre em Física / 2013/118682-8 / CAPES