O interesse em óxido de zinco (ZnO) dopado com metais de transição tem atraído a atenção de pesquisadores nos últimos anos. Esses sistemas potencialmente apresentam temperatura de Curie acima da temperatura ambiente, o que possibilitaria sua aplicação em dispositivos spintrônicos. Entretanto, apesar dos extensos estudos, a natureza de suas propriedades magnéticas ainda permanece uma questão controversa. Recentemente resultados teóricos e experimentais têm mostrado que o ordenamento magnético é função direta de defeitos pontuais, tais como vacâncias de oxigênio e zinco intersticial. Neste contexto, esta dissertação descreve a caracterização estrutural e magnética de óxidos magnéticos diluídos (OMDs) nanoestruturados a base de ZnO dopados com Co em diferentes concentrações molares preparados a partir do método hidrotermal assistido por micro-ondas. Foram analizadas cinco amostras com concentrações molares de 0,5, 1, 3, 5 e 7% de Co. A caracterização estrutural foi realizada através das técnicas de Difração de Raios-X e Espectroscopia de Espalhamento RAMAN. A morfologia dos grãos dos pós preparados foi caracterizada por Microscopia Eletrônica de Transmissão de Alta Resolução. Em associação ao RAMAN e à Difração de Raios-X no teste da incorporação do Co à matriz de ZnO, medidas de Absorção de Raios-X foram utilizadas para obter informações sobre o estado de oxidação e simetria do sítio do átomo absorvedor, neste caso o Co. Por fim, as propriedades magnéticas foram analisadas através de magnetometria SQUID (Superconducting Quantum Interference Device). Os resultados obtidos comprovaram a incorporação do Co na estrutura do ZnO sem a formação de fases secundárias de óxido de Co ou Co metálico. A caracterização magnética das amostras dopadas apresenta características que definem um comportamento paramagnético com grande interação de troca antiferromagnética entre os íons Co2+. Além disso, as amostras com baixa concentração de Co () revelaram a coexistência de uma fase majoritariamente paramagnética e uma fase minoritária ferromagnética. O comportamento magnético de nossas amostras é entendido sob o escopo dos modelos teóricos BMP (Bound Magnetic Polaron) e d0. O estudo dos parâmetros magnéticos com base em um modelo randômico de distribuição dos íons dopantes e uma interação de troca simples entre os íons de Co2+ revela uma distribuição não homogênea ao longo do volume dos grãos. / The interest in Zinc Oxide (ZnO) doped with transition metal has been attracted much attention in the last years. These systems present Curie temperature above room temperature, this property enable its application in spintronic devices. In spite of the extensive studies, the origin of its magnetic properties still remains a controversial issue. Some recent theoretical and experimental results have shown that the ferromagnetic ordering depends on defects, such as oxygen vacancies or interstitial zinc, created during the sample preparation. In this context, this dissertation describes the structural and magnetic characterization of nanostructured diluted magnetic oxides (DMOs) based on Co-doped ZnO systems produced by microwave-assisted hydrothermal route. We have prepared nanostructured samples with Co molar concentrations of 0.5, 1, 3, 5 and 7%. The crystal structures of the samples were characterized using X-ray diffraction (XRD) and RAMAN scattering spectroscopy. The microstructure and composition distributions were characterized by high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM). Co K-edge x-ray absorption near-edge structure (XANES) and extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) were used to determine the valence state and to evaluate the environment of Co in the ZnO lattice. Finally, magnetic characterizations were performed using a superconducting quantum interference device (SQUID) magnetometer. The results confirmed the Zn replacement by Co ions in the wurtzite ZnO structure with oxidation state of 2+, neither segregated secondary phases, nor Co-metal were detected. The magnetic characterization of the studied samples revelas a paramagnetic behavior with large antiferromagnetic exchange interaction between Co2+ ions. Besides, the samples with low concentration of Co () present the coexistence of a major paramagnetic phase associated to a minority ferromagnetic phase. The magnetic behavior of our samples are studied under the scope of the BMP (Bound Magnetic Polaron) and d0 theoretical models. The studied of the magnetic parameters through a model corresponding to a random distribution of the dopants and a simple exchange interaction between the Co2+ ions reveals a non-homogeneous distribution over the volume of the grains. / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais - FAPEMIG

O interesse em óxidos dopados com metais de transição tem crescido muito rapidamente nos últimos anos em função da previsão teórica de ordenamento ferromagnético a temperatura ambiente nestes sistemas. Entretanto, apesar do grande número de relatos experimentais e teóricos, a natureza das propriedades magnéticas frequentemente observadas continua um tema controverso. Muitos trabalhos recentes relatam que ordenamento ferromagnético é função direta de defeitos estruturais. Resultados experimentais obtidos em nosso grupo de pesquisas demonstram que defeitos no sítio do oxigênio não são efetivamente responsáveis por promover o ferromagnetismo desejado. Neste contexto, propomos aqui o estudo relacionado a síntese e caracterizações estrutural e magnética de amostras óxidas a partir da matriz de TiO2 na fase anatásio, dopada com Co e Sb. O objetivo da co-dopagem com Sb é introduzir defeitos no sítio do Ti através de um processo de compensação de carga devido a diferenças nos estados de oxidação. Neste trabalho preparamos pós nanoestruturados de Ti1-x-yCoxSbyO2-δ na fase anatásio com x = 0; 0,03 e y = 0; 0,04; 0,08; 0,12 e 0,16. As amostras foram preparadas pelo método dos precursores polimérico, o Pechini. A caracterização estrutural foi realizada através das técnicas de difração de raios-X, espectroscopia de espalhamento Raman, absorção de raios-X e microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução. Obtivemos uma granulometria inferior a 10 nm. Os dados estruturais confirmam a inserção do Co e do Sb na matriz de TiO2 em caráter substitucional ao Ti, sem a formação de segregados ou fases secundárias. Com a co-dopagem com Sb a estrutura das amostras gradativamente se degrada. Os resultados das análises de absorção de raios-X revelam a presença de Sb tanto com oxidação 3+ quanto 5+, levando ao aumento das concentrações das vacâncias de O e de Ti concomitantemente. A caracterização magnética se deu por magnetometria SQUID. Os resultados obtidos a temperatura ambiente demonstram a presença de uma fase ferromagnética potencialmente relacionada às vacâncias de Ti. / The interest in transitional metal doped oxides has been grown very fast in the last years since the theoretical prediction of room temperature ferromagnetism for such kind of systems. However, in spite of the great number of experimental and theoretical reports in this research area, the nature of the often observed magnetic properties still remain a controversial issue. Several recent works has been shown that ferromagnetic ordering depends on structural defects. Our recent experimental results demonstrates that defects at the anion sites (oxygen) are not effective to promote the desired ferromagnetism. In this context, we propose here the study related to the synthesis and the structural and magnetic characterization of oxide samples based on the nanostructured anatase TiO2 matrix doped with Co and Sb. The purpose of the co-doping with Sb is to introduce defects at the Ti due the process of charge compensation associated to the differences in the states of oxidation. In this work we prepared nanostructured anatase Ti1-x-yCoxSbyO2-δ samples with x = 0; 0.03 and y = 0.04; 0.08; 0.12; and 0.16. The samples were prepared by the Pechini method. The structural characterization were conducted by X-ray diffraction, Raman scattering spectroscopy, X-ray absorption and high-resolution transmission electron microscopy. The granulometry is lower than 10 nm. The structural data confirms the Co and the Sb incorporation into the anatase TiO2 matrix with no segregated related phases. With the Sb co-doping the structure of the samples are gradually degraded. X-ray absorption results reveals the presence of Sb3+ and Sb5+ in the samples and an induced growing concentration of both O and Ti vacancies. The magnetic characterization were conducted by using a SQUID magnetometer. The results present a room temperature ferromagnetic phase for all the samples closely related to the concentration of Ti vacancies.

A spintrônica se beneficia do uso do grau de liberdade quântico que o elétron possui, o spin, para criar novos dispositivos eletrônicos exibindo novas funcionalidades. Para isso, foi estudado um gás de elétrons bidimensional confinado em um poço quântico de GaAs, dopado simetricamente com Si, contendo um sistema composto de duas subbandas no regime de espalhamento inter-subbanda forte. Utilizando-se técnicas de magnetotransporte, foi possível obter a mobilidade dos portadores de carga \\mu = 2:2 10^6cm^2/Vs bem como a densidade total ns = 6:9 10^11/cm^2. A amostra foi caracterizada opticamente através da técnica de rotação de Kerr com resolução temporal e espacial utilizando-se um esquema de bombeio-prova. Após a polarização de spin ser criada opticamente, ao aplicar um campo elétrico no material é produzida deriva de spins. Através de um modelo de deriva que incorpora a interação de Rashba e de Dresselhaus, além dos coeficientes intersubbanda, a dependência do campo spin-órbita com a velocidade de deriva foi avaliada. Encontramos um valor para a interação de Rashba dado por \\alpha = 0:7 meV Å e a influência do termo cúbico de Dresselhaus \\beta_3 na deriva de spins, como consequência do aquecimento da amostra devido à aplicação de altas correntes elétricas, nos possibilitou correlacionar a interação de Dresselhaus com a velocidade de deriva, obtendo-se um comportamento linear. / Spintronics takes advantage of the quantum spin degree of freedom to create new electronic devices with new functionalities. Therefore, it was studied a two-dimensional electron gas confined in a GaAs quantum well, symmetrically doped with Si, producing a two-subband system in the strong intersubband scattering regime. The sample was characterized using magnetotransport techniques, where we obtained the electron mobility as \\mu = 2:2 10^6 cm^2/Vs and total charge densities as ns = 6:9 10^11/cm^2. The sample was optically characterized using time and space resolved Kerr rotation through a pump-probe scheme. Moreover, after optically creating a spin polarization, spin drift is produced by applying an electric field on the material. Using a drift model incorporating Rashba and Dresselhaus term and inter-subband spin-orbit couplings, the spin-orbit fields and drift velocity dependence were evaluated. We found a value for Rashba interaction given by \\alpha = 0:7 meV Å and the influence of cubic Dresselhaus term \\beta_3 in spin drift, as consequence of sample heating due to high electrical currents applied, allowing to correlate Dresselhaus interaction with drift velocity, obtaining a linear behaviour.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nesta dissertação, apresentamos resultados da análise de um gás de elétrons bidimensional, confinado em um poço quântico parabólico de Ga_(1-x)Al_(x)As com campo magnético aplicado inclinado e intenso. Mostramos uma solução analítica exata para o caso de um gás de elétrons não interagente e provamos que o fator de Landé efetivo g*, que neste caso varia com a posição devido à própria variação da concentração de Al na liga GaAlAs, também contribui com um termo parabólico nas frequências normais, tornando-as dependente do spin. O termo normal do splitting Zeeman aparece, no entanto, com um fator g dado por aquele do GaAs. Indo além desse tratamento, incluímos um campo elétrico externo, aplicado paralelamente a direção de crescimento, de modo a modular a distribuição de cargas dentro do poço, e com isso controlar externamente os efeitos dos cruzamentos dos níveis. Calculamos numericamente os níveis de energia no poço parabólico quântico, variando o campo magnético aplicado e a inclinação do campo.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4500.pdf: 3879542 bytes, checksum: b5f64bb4a570b611b18559c59dc97dd1 (MD5) Previous issue date: 2009-06-25 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this work we used the technique of scattering matrix to calculate the transmissivity of polarized spins in a semiconductor symmetrical double-barrier heterostruture. The dynamics of carriers is described by effective mass approximation applied to models of Dresselhaus and Bychkov-Rashba. In the former case, the hamiltonian was studied in its full form, free of approximations. Both models describe interactions of type Spin-orbit, which is basically a coupling between the orbital angular moment of the electron with its magnetic moment of spin. This type of coupling as a consequence creates a splitting of some levels of energy, initially degenerate, resulting in a spectrum of energy more complex than that obtained without taking it into account such interactions. The transmissivity is calculated as a function of some parameters, for the type InAs=GaSb=InAs=GaSb=InAs. All results are compared with literature, and provide new information about the systems. The effects of spin-orbit interactions of Rashba and Dresselhaus show is very favorable to engineering in the manufacture of .lter spin and spintronic devices, as well as the injection of spin in quantum wells and semiconductor detectors based on non-magnetic asymmetric double barrier. / Neste trabalho usamos a técnica da matriz de espalhamento para calcular a trans- missividade de spins polarizados através de heteroestruturas semicondutoras de dupla barreira simétrica. A dinâmica dos portadores é descrita pela aproximação de massa efetiva aplicada aos modelos de Dresselhaus e Bychkov-Rashba. Sendo o primeiro hamil- toniano estudado em sua forma completa, isenta de aproximações. Ambos os modelos descrevem interações do tipo spin órbita, que é, basicamente, um acoplamento entre o momento angular orbital do elétron com seu momento magnético de spin. Esse tipo de acoplamento gera como consequência um desdobramento de alguns níveis de ener- gia, inicialmente degenerados, acarretando em um espectro de energia mais complexo do que àquele obtido sem levar-se em conta tais interações. A transmissividade é cal- culada como função de alguns parâmetros que controlam a e.ciência de polarização, para uma heteroestrutura do tipo InAs=GaSb=InAs=GaSb=InAs. Os efeitos das interações spin órbita de Dresselhaus e Rashba mostram-se bastante favoráveis à fabricação de dispositivos spintrônicos, bem como a injeção de spin em poços quânticos e detectores baseados em semicondutores não magnéticos em dupla barreira assimétrica.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4524.pdf: 11370314 bytes, checksum: cac1fe92ad828fa34bae021e46c39108 (MD5) Previous issue date: 2012-03-27 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this work, we have investigated the spin effects in p-i-p GaAs/AlAs resonant tunneling diodes under magnetic field parallel to the tunnel current. The spin-dependent tunneling of carriers was studied by analyzing the current-voltage characteristics (I(V)) and the right (+) and left (-) circular polarized PL from the contact layers and the QW as a function of the applied bias. We have observed that the polarization degree from QW and contact emission is highly bias voltage sensitive. For low voltages the QW polarization exhibits strong oscillations with values up to 50% at 15 T and sign inversions for the voltages corresponding to the resonant tunneling of carriers into the well. The GaAs contact emission shows several bands including the indirect recombination between free electrons and holes localized at the 2DHG formed at the accumulation layer (2DHG-e). We have evidence that the spin polarized hole gas can contribute to the circular polarization degree of carriers in the QW. However, our results show that the circular polarization of the carriers in the QW is a complex issue which depends on various points, including the g-factors of the different layers, the spin-polarization of carriers in the contact layers, the density of carriers along the structure and the Rashba effect. The temporal evolution of the spin-polarization carriers was also investigated. We have measured the time-resolved polarized PL emission from the GaAs quantum well (QW) of a p-i-p GaAs/AlAs Resonant Tunneling Device (RTD). We have used a linearly-polarized Ti:Saphire laser and tuned below the QW absorption edge. Therefore, the electrons are created solely at the top GaAs layer and with no defined spin polarization. Under applied bias, the tunneling holes from the p-doping contact attain a quasi-stationary distribution along the RTD structure, while electrons are only photocreated during the pulse excitation with a ps Ti:Sa laser. These photogenerated electrons are driven by the applied bias and tunnel into the QW, where they might recombine with holes or tunnel out of the well. Under illumination, the current-voltage characteristics of the device present two additional features attributed, respectively, to resonant and -X electron tunneling. Optical measurements for biases where these two alternative transport mechanisms have competitive probabilities revealed an unusual carrier dynamics. The quantum well emission is strongly delayed and we observe a remarkable nonlinear effect where the emission intensity decreases at the arrival of a laser pulse. We propose a simple model that adequately describes our results where we assume that the indirect transition rate depends on the density of electrons accumulated along the structure. Under magnetic field, the PL transients reveal two rather distinct time constants, a short time ( ~ 1 ns) and a long one, which is longer than the laser repetition time (> 12 ns). The bi-exponential behavior indicates additional electron-tunneling processes, which may be associated to indirect tunneling through X-AlAs levels and tunneling of hot vs quasiequilibrium carriers at the accumulation layer. Immediately after the laser pulse, while the faster tunneling process dominates, the QW emission shows a rather small polarization. As the faster tunneling process dies out, the polarization increases to a value that remains approximately constant along the whole transient. This result demonstrates that electrons tunneling through these two distinct processes should present different spin-polarization values. We have also observed that at low biases, around to the expected -X resonance , the QW polarization is very sensitive to the excitation intensity, showing a signal inversion as a function the laser intensity. We attribute this effect to a critical dependence of the electron polarization on the occupation of the various levels involved on the process. Furthermore, at large biases, the long decay component almost disappears for low-excitation conditions and show an unusual time-dependent polarization behavior under high-excitation regime. For the analysis of this complex dynamics, we have also considered the process of tunneling out of the QW, which should become more effective, competing with the radiactive recombination process under high bias voltages. Finally, our results reveal new insights on the mechanisms that determine the spin-polarization of carriers tunneling through a doublebarrier structure and can be explored to develop spin-filter devices based on a RTD structure. / Neste trabalho investigamos efeitos de spin em diodos de tunelamento ressonante p-i-p de GaAs/AlAs na presença de campo magnético paralelo à corrente túnel. Para isso, realizamos um estudo sistemático das curvas características de corrente-voltagem I(V) e da fotoluminescência (PL) resolvida em polarização das camadas do contato e do poço-quântico (QW), em função da voltagem aplicada. Observamos que o grau de polarização circular da emissão do QW e do contato são fortemente sensíveis à voltagem aplicada. Em particular, para baixas voltagens, a polarização QW exibe oscilações, atingindo valores de até 50% em 15T com inversões de sinal para voltagens correspondentes ao tunelamento ressonante de portadores. Na emissão observamos também a recombinação indireta entre elétrons livres e buracos localizados no gás bidimensional de buracos que se forma na camada de acumulação (2DHG). Os resultados obtidos mostram que esse gás bidimensional de buracos pode contribuir para o grau de polarização dos portadores no QW. Entretanto, verificamos também que origem da polarização dos portadores no QW é uma questão complexa que depende de vários pontos, incluindo fatores g das diferentes camadas, a polarização de spin dos portadores nas camadas de contato, a densidade de portadores ao longo da estrutura, efeito Rashba e etc. A evolução temporal dos portadores de spin-polarizados também foi investigada neste trabalho. Realizamos medidas da PL resolvida em polarização e resolvida no tempo para o QW de um DTR assimétrico. Sob voltagem aplicada, os buracos que tunelam a partir do contato dopado tipo-p atingem uma distribuição quase-estacionária ao longo do DTR, enquanto os elétrons são fotocriados apenas durante o pulso de laser. Os elétrons se movem sob ação da voltagem aplicada e tunelam no QW, onde podem se recombinar com buracos ou tunelar para fora do poço. Sob excitação óptica, as curvas I(V) do dispositivo apresentam dois picos adicionais atribuídos ao tunelamento ressonante e -X de elétrons, respectivamente. As medidas das emissões ópticas para as voltagens onde esses dois mecanismos alternativos de transporte têm probabilidades semelhantes revelam uma dinâmica de portadores incomum. Nessa condição, a emissão QW torna-se bastante lenta e observa-se um efeito não-linear no qual a intensidade de emissão diminui com a chegada de um novo pulso de laser. Para compreensão dos resultados obtidos, desenvolvemos um modelo simples onde consideramos que a taxa de transição indireta depende da densidade de elétrons acumulados. O modelo proposto descreve adequadamente nossos resultados experimentais. Na presença de campo magnético paralelo à corrente túnel, os transientes PL apresentam duas constantes de tempo distintas, uma curta (~ 1 ns) e uma longa, que é maior do que o tempo de repetição do laser (> 12 ns). Este comportamento bi-exponencial indica processos adicionais de tunelamento de elétrons, que podem estar associados ao tunelamento através dos estados da banda X do AlAs, e ao tunelamento de portadores quentes ( hot carriers ) vs portadores em quase-equilíbrio na camada de acumulação. Imediatamente após o pulso de laser, quando o processo de tunelamento mais rápido domina o transiente, a emissão QW mostra uma polarização pequena. Quando o processo de tunelamento mais rápido se extingue, a polarização aumenta para valores que permanecem aproximadamente constantes ao longo de todo o transiente. Este resultado demonstra que o tunelamento de elétrons através destes dois processos distintos deve apresentar diferentes valores de polarização de spin. Observamos também que para baixas voltagens, em torno da ressonância -X, a polarização QW é muito sensível à intensidade de excitação, mostrando uma inversão de sinal em função da intensidade do laser. Atribuímos este efeito a uma dependência crítica da polarização de elétrons pela ocupação dos diversos níveis envolvidos no processo. Além disso, em altas voltagens o decaimento da componente longa quase desaparece em condições de baixa excitação, e apresenta um comportamento incomum da polarização dependente do tempo no regime de alta excitação. Nossos resultados dão uma contribuição na compreensão de mecanismos que determinam a polarização de spin dos portadores em estruturas de barreira dupla, podendo ser útil no desenvolvimento de filtros de spin baseados em um DTR.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5740.pdf: 4504584 bytes, checksum: 51970950add8aab7bab613ecfd4117ee (MD5) Previous issue date: 2011-09-01 / In this work we study the critical behavior of systems described by the Anysotropic- Heisenberg model of spin 1/2 with competitive interactions (J1-J2 Model) on planes, and interplane nearest-neighbor interactions. We applied Effective-Field techniques for finite clusters with two (EFT2) and four (EFT4) central sites, as well as Linear Spin-Waves Theory (LSWT). We define &#945;=J2/J1, as the frustration parameter, which together with the the anysotropy exchange and the spatial one lambda, we obtain the respective phase diagrams. Classic phase transitions are studied at finite temperatures, as well as the quantum ones at T=0. We observed the presence of two ferromagnetic (antiferromagnetic) states, a quantum paramagnetic, colinear ferromagnetic (CF) and antiferromagnetic (CAF) at T=0 for J1 < 0 and J1 > 0. We characterized the type of transition (continuous or discontinuous) existing in them. For T > 0, the same phases are found, with the exception of the quantum and the normal paramagnetic ones. The CAF a CF states are characterized in three dimensions in the following way: spin lines with the same orientation adjacent to lines in the opposite sense, and spin planes with the same orientation adjacent to spin planes with opposite sense. In the two dimensions these two states are equivalent. We analyze the classical and quantum limits of the model through the phase destruction of PQ in the ferromagnetic and antiferromagnetic case under the influence of anisotropies. We also applied to the frustated model in the plane and the &#955; interaction between planes the Theory of Linear Spin Waves and compared their results with those found for the Effective Field Theory. / Neste trabalho estudamos o comportamento multicrítico de sistemas descritos pelo modelo de Heisenberg anisotrópico de spin 1/2 com interações competitivas (modelo J1 J2) no plano e interação de primeiros vizinhos entre planos acoplados pelo parâmetro &#955; na rede cúbica simples. Aplicamos as técnicas de Teoria de Campo Efetivo, em aglomerados finitos com dois (EFT-2) e quatro (EFT-4) sítios, e Teoria de Ondas de Spin Linear (LSWT). Designamos por &#945; = J2/J1 o parâmetro de frustração, fenômeno este característico do modelo e construimos diagramas de fases em função deste, do parâmetro de anisotropia de exchange &#916; e espacial &#955;. Pela Teoria de Campo Efetivo estudamos as transições de fase apresentadas pelo modelo nos regimes de temperaturas não nula (transição de fases clássica) e no estado fundamental T = 0 (transição de fases quânticas). Analisamos os casos com interação de primeiros vizinhos ferromagnéticas ou antiferromagnéticas. Observamos a presença dos estados ferromagnético (antiferromagnético) (F(AF)), paramagnético quântico (PQ), colinear ferromagnético (CF) e colinear antiferromagnético (CAF)) no estado fundamental para J1 < 0 e J1 > 0 e caracterizamos o tipo de transição (contínua ou descontínua) existente entre eles. Da mesma forma para T > 0, onde os estados que se apresentaram são os mesmos estados anteriores (exceto a PQ) e o estado paramagnético normal (P). Os estados CAF e CF são caracterizados em três dimensões da seguinte maneira: linhas de spins com a mesma orientação adjacentes a linhas com orientações opostas (CAF) e planos de spins com mesma orientação adjacentes com planos de orientação oposta (CF). Em duas dimensões estes dois estados são equivalentes. Fizemos a análise dos limites clássicos e quânticos do modelo através da destruição da fase PQ nos casos ferromagnético e antiferromagnético sob a influências das anisotropias. Aplicamos também ao modelo frustrado no plano e interação &#955; entre planos a Teoria de Ondas de Spin Linear e comparamos os seus resultados com aqueles encontrados pela Teoria de Campo Efetivo.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:16:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1816.pdf: 2942981 bytes, checksum: c07401a4b38696ecd78cf0c96ac0c526 (MD5) Previous issue date: 2008-03-13 / Financiadora de Estudos e Projetos / Electric and magnetic properties of nanoscopic clusters of iron immersed in Zinc Selenide were studied in this work. The system presents superparamagnetic behavior with a weak thermally activate ferromagnetic interaction. Small tunnel magnetoresistence was observed in room temperature (approximately 1% with fields of 30 kOe) and its behavior was observed as a function of temperature and bias. This work demonstrate that a despite of excellent macroscopic and microscopic properties of Fe/ZnSe/Fe epitaxial heterostructures the experimental observation shows small values of tunnel magnetoristance in room temperature. This results shows that the application of this materials in spintronics devices is limited. / As propriedades elétricas e magnéticas de aglomerados nanoscópicos de Fe imersos em matriz de ZnSe foram investigadas. Foi observado que este sistema apresenta um comportamento superparamagnético com pequena interação ferromagnética termicamente ativada. Também foi observada pequena taxa de magnetorresistência túnel em temperatura ambiente (da ordem de 1% para campos de 30 kOe) e observamos o comportamento desta com a temperatura e tensão. O estudo demonstra que, apesar das estruturas epitaxiais Fe/ZnSe/Fe possuírem propriedades microscópicas e macroscópicas necessárias à aplicação em junções túnel magnéticas, a observação experimental apresenta baixas taxas de TMR em temperatura ambiente, o que desencoraja os materiais para aplicações em dispositivos spintrônicos.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nesta dissertação, apresentamos resultados da análise de um gás de elétrons bidimensional, confinado em um poço quântico parabólico de Ga_(1-x)Al_(x)As com campo magnético aplicado inclinado e intenso. Mostramos uma solução analítica exata para o caso de um gás de elétrons não interagente e provamos que o fator de Landé efetivo g*, que neste caso varia com a posição devido à própria variação da concentração de Al na liga GaAlAs, também contribui com um termo parabólico nas frequências normais, tornando-as dependente do spin. O termo normal do splitting Zeeman aparece, no entanto, com um fator g dado por aquele do GaAs. Indo além desse tratamento, incluímos um campo elétrico externo, aplicado paralelamente a direção de crescimento, de modo a modular a distribuição de cargas dentro do poço, e com isso controlar externamente os efeitos dos cruzamentos dos níveis. Calculamos numericamente os níveis de energia no poço parabólico quântico, variando o campo magnético aplicado e a inclinação do campo.

A spintrônica se beneficia do uso do grau de liberdade quântico que o elétron possui, o spin, para criar novos dispositivos eletrônicos exibindo novas funcionalidades. Para isso, foi estudado um gás de elétrons bidimensional confinado em um poço quântico de GaAs, dopado simetricamente com Si, contendo um sistema composto de duas subbandas no regime de espalhamento inter-subbanda forte. Utilizando-se técnicas de magnetotransporte, foi possível obter a mobilidade dos portadores de carga \\mu = 2:2 10^6cm^2/Vs bem como a densidade total ns = 6:9 10^11/cm^2. A amostra foi caracterizada opticamente através da técnica de rotação de Kerr com resolução temporal e espacial utilizando-se um esquema de bombeio-prova. Após a polarização de spin ser criada opticamente, ao aplicar um campo elétrico no material é produzida deriva de spins. Através de um modelo de deriva que incorpora a interação de Rashba e de Dresselhaus, além dos coeficientes intersubbanda, a dependência do campo spin-órbita com a velocidade de deriva foi avaliada. Encontramos um valor para a interação de Rashba dado por \\alpha = 0:7 meV Å e a influência do termo cúbico de Dresselhaus \\beta_3 na deriva de spins, como consequência do aquecimento da amostra devido à aplicação de altas correntes elétricas, nos possibilitou correlacionar a interação de Dresselhaus com a velocidade de deriva, obtendo-se um comportamento linear. / Spintronics takes advantage of the quantum spin degree of freedom to create new electronic devices with new functionalities. Therefore, it was studied a two-dimensional electron gas confined in a GaAs quantum well, symmetrically doped with Si, producing a two-subband system in the strong intersubband scattering regime. The sample was characterized using magnetotransport techniques, where we obtained the electron mobility as \\mu = 2:2 10^6 cm^2/Vs and total charge densities as ns = 6:9 10^11/cm^2. The sample was optically characterized using time and space resolved Kerr rotation through a pump-probe scheme. Moreover, after optically creating a spin polarization, spin drift is produced by applying an electric field on the material. Using a drift model incorporating Rashba and Dresselhaus term and inter-subband spin-orbit couplings, the spin-orbit fields and drift velocity dependence were evaluated. We found a value for Rashba interaction given by \\alpha = 0:7 meV Å and the influence of cubic Dresselhaus term \\beta_3 in spin drift, as consequence of sample heating due to high electrical currents applied, allowing to correlate Dresselhaus interaction with drift velocity, obtaining a linear behaviour.