Neste trabalho, apresentamos o resultado de nossas investigações em amostras de poços quânticos parabólicos (PQW) de AlGaAs crescidas em substratos de GaAs por MBE (Molecular Beam Epitaxy). Nossos estudos se concentram nas implicações da variação do fator g de Landé ao longo da estrutura dos PQW, a qual ocorre em virtude da dependência dessa grandeza com respeito ao conteúdo de Al na liga AlGaAs. Essas implicações são analisadas através de medidas de transporte eletrônico (medidas de Hall e do efeito Shubnikov-de Haas). As medidas de Subnikov-de Haas a temperaturas da ordem de dezenas a centenas de milikelvin com variação do ângulo de inclinação se mostram um eficiente método para a determinação do fator g. Distinguimos não só o fator g determinado pelas propriedades da liga, como também uma contribuição oriunda de efeitos de muitos corpos (contribuição de troca). Por outro lado, as medidas de Hall nos revelam um comportamento anômalo, que mostramos não ter origem no conhecido "efeito Hall anômalo" presente em materiais ferromagnéticos, nem em efeitos de ocupação de múltiplas sub-bandas. Atribuímos o fenômeno a um efeito "válvula de spin", conseqüente da variação espacial do fator g. Nossas observações nos permitem a idealização de um transistor "válvula de spin", prescindindo do emprego de materiais magnéticos. / We present the results of our investigations concerning MBE grown AlGaAs/GaAs parabolic quantum well (PQW) samples. We focused on the variation of the Landé g factor along the structure of the PQWs, which occur as a consquence of its dependence on the Al content on the alloy AlGaAs. The implications are studied by Hall and Shubnikov-de Haas measurements. Shubnikov-de Haas measurements at temperatures of the order of tenths to hundreds of milikelvin with variation of the tilt angle are shown to be an efficient method for the determination of the g factor. We could distinguish not only the alloy g factor, but its many body contribution (exchange contribution). On the other hand, Hall measurements exhibit an unusual behavior, which we prooved it has no relation neither to the well known "anomalous Hall effect", a characteristic of ferromagnetic materials, nor to a multi subband occupation effect. We atribute such behavior to a "spin valve effect", caused by the spatial variation of the g factor. Our observations allow us to idealize a "spin valve" transistor, without any ferromagnetic material in its structure.

Orientadores: Iakov Veniaminovitch Kopelevitch, George Gershon Kleiman / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-11T13:15:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MedinaPantoja_JuanCarlos_D.pdf: 3933664 bytes, checksum: 33f9dc730779c11f8c3d83b7ee0e56b4 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Esta tese é o resultado da investigação das propriedades elétricas e magnéticas de dois semimetais: bismuto (Bi) policristalino romboédrico e grafite pirolítica altamente orientada (HOPG). Inicialmente nós discutimos o efeito Hall no limite quântico, que acontece em amostras de grafite HOPG com certo grau de desordem e onde a desordem é reduzida. Em particular, a resistência Hall R xy (B) exibe platôs em amostras HOPG menos desordenadas que possuem uma característica quase-bidimensional e uma forte anisotropia. Em amostras com maior desordem é observada a ocorrência de picos em lugar de platôs, evidenciando, experimentalmente, a predição de T. Ando. A condutância Hall reduzida Rxy (v) G0xy . fornece uma evidencia experimental para a coexistência de ambos os tipos de férmions de Dirac, normais e sem massa. Este resultado revela que o efeito Hall quântico inteiro e semi-inteiro tomam lugar simultaneamente na amostra HOPG. Nós encontramos as transições metal¿isolante (MIT) e isolante¿metal (IMT) induzidas por campo magnético em amostras de bismuto (Bi), quando o campo é aplicado paralelo ao eixo-c cristalográfico e observamos que estas transições têm enormes semelhanças com o MIT e IMT achados em HOPG e amostras monocristalinas Kish. As análises destes resultados experimentais sugerem que estas transições devem estar associadas à transição entre o estado metal de Bose (líquido não superfluido de pares de Cooper) e isolante excitônico. O aumento do momento diamagnético em bismuto e sua supressão próxima do campo crítico do MIT evidenciam a existência de correlações supercondutoras (metal de Bose) e excitônicas. Nós reportamos a observação experimental do efeito Hall anômalo Hall (AHE) em amostras de bismuto e de grafite HOPG. Os resultados indicam que este AHE pode ser compreendido, autoconsistentemente, através de modelos de pareamento excitônico induzido pelo campo magnético, possivelmente, devido ao surgimento de ferromagnetismo / Abstract: This thesis is the result of the investigation of the electric and magnetic properties of two semimetals: highly oriented pyrolitic graphite (HOPG) and polycrystalline bismuth (Bi), rhomboedral. Initially we discuss the Hall effect in the quantum limit that occurs in HOPG samples with a certain degree of disorder and with reduced disorder. In particular, the Hall resistance R xy (B) exhibits plateaus in less disordered HOPG samples, which present characteristic quasi-bidimensional and strongly anisotropic. In more disordered samples there occur peaks instead of plateaus, experimentally evidencing the T. Ando's prediction. The reduced Hall conductance G xy (v)/ G 0xy gives evidence experimental for the coexistence of both massless and massive Dirac fermions. This result reveals that the integer- and semi-integer QHE take place simultaneously in HOPG samples. We observed magnetic field induced metal-insulator (MIT) and insulator-metal (IMT) transitions, when this field is in the crystallographic c-axis direction, and observed that these transitions are very similar to the MIT and IMT observed in HOPG and monocrystalline samples (Kish). The analysis of the experimental results suggests that these transitions must be associated with the transition from the Bose metal state (a non superfluid liquid of Cooper pairs) to the excitonic insulator. The increase of the diamagnetic momentum in bismuth and its suppression in the vicinity of the critical field of the MIT evidences the existence of superconducting (Bose metal) and excitonic correlations. We report the experimental observation of the anomalous Hall effect (AHE) in HOPG samples. This AHE may be autoconsistently understood by means of magnetic field induced excitonic pairing models, possibly, due to the onset of ferromagnetism / Doutorado / Física da Matéria Condensada / Doutor em Ciências

Neste trabalho, apresentamos o resultado de nossas investigações em amostras de poços quânticos parabólicos (PQW) de AlGaAs crescidas em substratos de GaAs por MBE (Molecular Beam Epitaxy). Nossos estudos se concentram nas implicações da variação do fator g de Landé ao longo da estrutura dos PQW, a qual ocorre em virtude da dependência dessa grandeza com respeito ao conteúdo de Al na liga AlGaAs. Essas implicações são analisadas através de medidas de transporte eletrônico (medidas de Hall e do efeito Shubnikov-de Haas). As medidas de Subnikov-de Haas a temperaturas da ordem de dezenas a centenas de milikelvin com variação do ângulo de inclinação se mostram um eficiente método para a determinação do fator g. Distinguimos não só o fator g determinado pelas propriedades da liga, como também uma contribuição oriunda de efeitos de muitos corpos (contribuição de troca). Por outro lado, as medidas de Hall nos revelam um comportamento anômalo, que mostramos não ter origem no conhecido "efeito Hall anômalo" presente em materiais ferromagnéticos, nem em efeitos de ocupação de múltiplas sub-bandas. Atribuímos o fenômeno a um efeito "válvula de spin", conseqüente da variação espacial do fator g. Nossas observações nos permitem a idealização de um transistor "válvula de spin", prescindindo do emprego de materiais magnéticos. / We present the results of our investigations concerning MBE grown AlGaAs/GaAs parabolic quantum well (PQW) samples. We focused on the variation of the Landé g factor along the structure of the PQWs, which occur as a consquence of its dependence on the Al content on the alloy AlGaAs. The implications are studied by Hall and Shubnikov-de Haas measurements. Shubnikov-de Haas measurements at temperatures of the order of tenths to hundreds of milikelvin with variation of the tilt angle are shown to be an efficient method for the determination of the g factor. We could distinguish not only the alloy g factor, but its many body contribution (exchange contribution). On the other hand, Hall measurements exhibit an unusual behavior, which we prooved it has no relation neither to the well known "anomalous Hall effect", a characteristic of ferromagnetic materials, nor to a multi subband occupation effect. We atribute such behavior to a "spin valve effect", caused by the spatial variation of the g factor. Our observations allow us to idealize a "spin valve" transistor, without any ferromagnetic material in its structure.