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BRAGA, João Philipe Macedo. Técnica split operator em coordenadas generalizadas. 2010. 84 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2010. / Submitted by francisco lima (admir@ufc.br) on 2014-03-18T12:27:21Z No. of bitstreams: 1 2010_dis_jpmbraga.pdf: 953031 bytes, checksum: 788517c406c012d339bc8fe1d2fb7079 (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2014-03-18T21:51:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_dis_jpmbraga.pdf: 953031 bytes, checksum: 788517c406c012d339bc8fe1d2fb7079 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-03-18T21:51:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_dis_jpmbraga.pdf: 953031 bytes, checksum: 788517c406c012d339bc8fe1d2fb7079 (MD5) Previous issue date: 2010 / Quantum mechanics plays a fundamental role in the description and understanding of the natural phenomena. Actually, the phenomena that take place in atomic and subatomic scale can not be well explained without the quantum mechanics approach. Furthermore, there are a lot of phenomena in macroscopic scale that reveals the quantum behavior of nature. In this sense, we can say that quantum mechanics is fundamental for the understanding of all natural phenomena. In Quantum Mechanics the state of a particle is mathematically described by the wave function Ψ(r,t) and its time evolution is governed by time-dependent Schrödinger equation. Thus, we can state that the fundamental problem of quantum mechanics is to solve the Schrödinger Equation in an arbitrary situation. In this work, we study a numerical technique to solve the time-dependent and time-independent Schrödinger Equation known as Split Operator technique. This aproach uses approximations for the exponencial of sum of operators that do not commute in order to implement the time-evolution operator. It makes possible to reduce the solution of the Schrödinger equation to a successive processes of multiplication and solution of tridiagonal system of linear equations. It can be easily performed using a computer. The technique was studied in detail using cartesian coordinates, and we also explained how to use the technique with periodic or finite boundary conditions. We make use this technique to study the behavior of an electron subjected to a random potential. In this situation we face the Anderson Localization phenomena. Furthermore, we developed the Split Operator technique using generalized coordinates, and studied the problem of an electron confined to a cylinder surface. It was verified that the numerical results agree with the analytical ones. So we can conclude that the Split Operator technique using generalized coordinates produce reliable results. / A mecânica quântica desempenha um papel fundamental na descrição e entendimento dos fenômenos naturais. De fato, os fenômenos que ocorrem em uma escala muito pequena (atômica ou sub-atômica) não podem ser corretamente explicados fora do contexto da mecânica quântica. Além disso, existem muitos fenômenos em escala macroscópica que revelam o comportamento quântico da natureza. Nesse sentido, podemos dizer que a mecânica quântica é a base de todo nosso atual conhecimento sobre os fenômenos naturais. O estado de uma partícula em quântica é descrito matematicamente pela sua função de onda Ψ(r,t) e a evolução temporal de Ψ(r,t) é governada pela Equação de Schrödinger dependente do tempo. Dessa forma, podemos enunciar que o problema fundamental da mecânica quântica consiste em solucionar a Equação de Schrödinger numa situação arbitrária. Neste trabalho, estudamos uma técnica numérica de solução da Equação de Schrödinger dependente ou independente do tempo conhecida como Split Operator. Essa técnica utiliza formas aproximadas para a exponencial da soma de operadores que não comutam para implementar o operador evolução temporal, permitindo reduzir o processo de solução da Equação de Schrödinger a sucessivos processos de simples multiplicação e de solução de sistemas de equações lineares tridiagonais, que podem ser facilmente realizados por um computador. O formalismo da técnica em coordenadas cartesianas foi estudado em detalhes, onde mostramos como aplicá-lo para sistemas com condições de com torno periódicas ou com condições de contorno finitas. Utilizamos essa forma da técnica para estudar o comportamento de um elétron confinado numa região de energia potencial aleatória, onde nos deparamos com o fenômeno de Localização de Anderson. Além disso, desenvolvemos a técnica Split Operator em coordenadas generalizadas, aplicando-a para estudar o problema de um elétron confinado na superfície de um cilindro. Os resultados obtidos numericamente concordam muito bem com os resultados obtidos analiticamente, mostrando que a técnica Split Operator em coordenadas generalizadas nos leva a resultados confiáveis.

SILVA, Francisco Wellery Nunes. Transporte eletrônico em semicondutores porosos baseado na equação de Schrodinger dependente do tempo. 2012. 77 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2015-04-23T21:11:22Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_fwnsilva.pdf: 12829801 bytes, checksum: 1fca3d2dc15fc07961d7231c6087fe50 (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2015-04-29T17:38:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_fwnsilva.pdf: 12829801 bytes, checksum: 1fca3d2dc15fc07961d7231c6087fe50 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-29T17:38:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_fwnsilva.pdf: 12829801 bytes, checksum: 1fca3d2dc15fc07961d7231c6087fe50 (MD5) Previous issue date: 2012 / We propose in this work a theoretical study, of the properties of a electronic pulse, injected under a external bias, on a porous silicon layer, so that we could define fundamentally the shape of T X V and R X V curves, where T is the transmission coefficient and R is the reflection coefficient of the wave packet, trough the porous region. With this, we could make a simple calculation and obtain information about the electrical current in this material, using the very simple model I=Q/t, where we defined the time of transmission, as the time interval necessary for the electronic pulse to be consumed completely. This kind of approach is already known in the literature, propose by Lebedev and co-workers (1998). Using the definition of charge carrier mobility, we obtained information about it, since the principal aim of this work is the electronic transport in this kind of material, that despite a strong research on porous silicon, since the beginning of the nineties, the transport properties still remains a relatively unexplored area. The major incentive for this study is due to the strong possibility of application of this material in new optoelectronic devices such as LEDs. Along the development of this dissertation, we applied well known techniques for the computational modelling such as effective mass theory, for example, associated with methods like the periodic boundary conditions, and the absorbing boundary conditions. Treating of a quantum system, we begin all the work solving the time dependent Schröedinger equation. To do this task, we have used the numerical method known as Split-Operator, in order to obtain the solutions for this equation. Initially, the calculations in this dissertation where based in an isotropic effective mass, in order to optimise the calculation parameters. After this, we made calculations using an anisotropic effective mass for the different valleys of silicon. All these things leads us to believe that this work have a great importance regarding the contribution to the understanding of transport in electronic systems based on porous silicon, to maintain for some time the applications of this kind of material that was so revolutionary in the twentieth. / Neste trabalho, propomos um uma pesquisa teórica onde estudamos as propriedades de um pulso eletrônico em uma camada de silício poroso, injetado sob uma certa voltagem externa V. Desta forma, podemos definir fundamentalmente a forma das curvas T X V e R X V, onde T é o coeficiente de transmissão e R é o coeficiente de reflexão do pacote de onda através da região porosa. Aliado a estes dados, podemos fazer um cálculo simples e obter informações a respeito da corrente elétrica que atravessa o material, utilizando o modelo I=Q/t, onde definimos o tempo como o intervalo necessário para que o pulso seja consumido completamente, como proposto por Lebedev e colaboradores (1998). Utilizando a definição para mobilidade de portadores de carga, obtivemos informações sobre a mesma, pois este trabalho foca-se principalmente no estudo do transporte eletrônico neste tipo de material poroso, que apesar de um estudo intenso em silício poroso desde o início da década de noventa, as propriedades de transporte ainda permanecem um pouco inexploradas. O principal incentivo para que estudemos este material é devido à grande possibilidade da criação de dispositivos em opto-eletrônica tais como LEDs (Light Emissor Diode). Ao longo do desenvolvimento, empregamos técnicas já bem conhecidas para a modelagem de semicondutores, como a teoria da massa efetiva, por exemplo, associadas a técnicas de modelagem computacional, como o emprego de condições periódicas de contorno e condições de contorno absorvente. Por se tratar de um sistema quântico, tudo parte da solução da equação de Schrödinger dependente do tempo, e para executar esta tarefa fizemos uso de um método numérico conhecido como Split-Operator. Assim obtemos as soluções para a equação. Inicialmente, os cálculos realizados neste trabalho foram baseados em uma massa efetiva isotrópica, a fim de otimizar os parâmetros de cálculo, e só em seguida foram feitos cálculos baseando-se em massa efetiva anisotrópica para os diversos vales do silício poroso. Tudo isto nos leva a crer que este trabalho possui uma grande importância no que diz respeito à contribuição para o entendimento do transporte eletrônico em sistemas baseados em silício poroso, de forma a manter por mais algum tempo a aplicação deste tipo de material que foi tão revolucionário no século XX.

SILVA, Francisco Wellery Nunes. Transporte eletrônico em semicondutores porosos baseado na equação de Schrodinger dependente do tempo. 2012. 77 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2015-10-16T21:34:35Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_fwnsilva.pdf: 12829801 bytes, checksum: 1fca3d2dc15fc07961d7231c6087fe50 (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2015-10-20T20:59:54Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_fwnsilva.pdf: 12829801 bytes, checksum: 1fca3d2dc15fc07961d7231c6087fe50 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-20T20:59:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_fwnsilva.pdf: 12829801 bytes, checksum: 1fca3d2dc15fc07961d7231c6087fe50 (MD5) Previous issue date: 2012 / We propose in this work a theoretical study, of the properties of a electronic pulse, injected under a external bias, on a porous silicon layer, so that we could define fundamentally the shape of T X V and R X V curves, where T is the transmission coefficient and R is the reflection coefficient of the wave packet, trough the porous region. With this, we could make a simple calculation and obtain information about the electrical current in this material, using the very simple model I=Q/t, where we defined the time of transmission, as the time interval necessary for the electronic pulse to be consumed completely. This kind of approach is already known in the literature, propose by Lebedev and co-workers (1998). Using the definition of charge carrier mobility, we obtained information about it, since the principal aim of this work is the electronic transport in this kind of material, that despite a strong research on porous silicon, since the beginning of the nineties, the transport properties still remains a relatively unexplored area. The major incentive for this study is due to the strong possibility of application of this material in new optoelectronic devices such as LEDs. Along the development of this dissertation, we applied well known techniques for the computational modelling such as effective mass theory, for example, associated with methods like the periodic boundary conditions, and the absorbing boundary conditions. Treating of a quantum system, we begin all the work solving the time dependent Schröedinger equation. To do this task, we have used the numerical method known as Split-Operator, in order to obtain the solutions for this equation. Initially, the calculations in this dissertation where based in an isotropic effective mass, in order to optimise the calculation parameters. After this, we made calculations using an anisotropic effective mass for the different valleys of silicon. All these things leads us to believe that this work have a great importance regarding the contribution to the understanding of transport in electronic systems based on porous silicon, to maintain for some time the applications of this kind of material that was so revolutionary in the twentieth. / Neste trabalho, propomos um uma pesquisa teórica onde estudamos as propriedades de um pulso eletrônico em uma camada de silício poroso, injetado sob uma certa voltagem externa V. Desta forma, podemos definir fundamentalmente a forma das curvas T X V e R X V, onde T é o coeficiente de transmissão e R é o coeficiente de reflexão do pacote de onda através da região porosa. Aliado a estes dados, podemos fazer um cálculo simples e obter informações a respeito da corrente elétrica que atravessa o material, utilizando o modelo I=Q/t, onde definimos o tempo como o intervalo necessário para que o pulso seja consumido completamente, como proposto por Lebedev e colaboradores (1998). Utilizando a definição para mobilidade de portadores de carga, obtivemos informações sobre a mesma, pois este trabalho foca-se principalmente no estudo do transporte eletrônico neste tipo de material poroso, que apesar de um estudo intenso em silício poroso desde o início da década de noventa, as propriedades de transporte ainda permanecem um pouco inexploradas. O principal incentivo para que estudemos este material é devido à grande possibilidade da criação de dispositivos em opto-eletrônica tais como LEDs (Light Emissor Diode). Ao longo do desenvolvimento, empregamos técnicas já bem conhecidas para a modelagem de semicondutores, como a teoria da massa efetiva, por exemplo, associadas a técnicas de modelagem computacional, como o emprego de condições periódicas de contorno e condições de contorno absorvente. Por se tratar de um sistema quântico, tudo parte da solução da equação de Schrödinger dependente do tempo, e para executar esta tarefa fizemos uso de um método numérico conhecido como Split-Operator. Assim obtemos as soluções para a equação. Inicialmente, os cálculos realizados neste trabalho foram baseados em uma massa efetiva isotrópica, a fim de otimizar os parâmetros de cálculo, e só em seguida foram feitos cálculos baseando-se em massa efetiva anisotrópica para os diversos vales do silício poroso. Tudo isto nos leva a crer que este trabalho possui uma grande importância no que diz respeito à contribuição para o entendimento do transporte eletrônico em sistemas baseados em silício poroso, de forma a manter por mais algum tempo a aplicação deste tipo de material que foi tão revolucionário no século XX.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / A mecÃnica quÃntica desempenha um papel fundamental na descriÃÃo e entendimento dos fenÃmenos naturais. De fato, os fenÃmenos que ocorrem em uma escala muito pequena (atÃmica ou sub-atÃmica) nÃo podem ser corretamente explicados fora do contexto da mecÃnica quÃntica. AlÃm disso, existem muitos fenÃmenos em escala macroscÃpica que revelam o comportamento quÃntico da natureza. Nesse sentido, podemos dizer que a mecÃnica quÃntica à a base de todo nosso atual conhecimento sobre os fenÃmenos naturais. O estado de uma partÃcula em quÃntica à descrito matematicamente pela sua funÃÃo de onda Ψ(r,t) e a evoluÃÃo temporal de Ψ(r,t) à governada pela EquaÃÃo de SchrÃdinger dependente do tempo. Dessa forma, podemos enunciar que o problema fundamental da mecÃnica quÃntica consiste em solucionar a EquaÃÃo de SchrÃdinger numa situaÃÃo arbitrÃria. Neste trabalho, estudamos uma tÃcnica numÃrica de soluÃÃo da EquaÃÃo de SchrÃdinger dependente ou independente do tempo conhecida como Split Operator. Essa tÃcnica utiliza formas aproximadas para a exponencial da soma de operadores que nÃo comutam para implementar o operador evoluÃÃo temporal, permitindo reduzir o processo de soluÃÃo da EquaÃÃo de SchrÃdinger a sucessivos processos de simples multiplicaÃÃo e de soluÃÃo de sistemas de equaÃÃes lineares tridiagonais, que podem ser facilmente realizados por um computador. O formalismo da tÃcnica em coordenadas cartesianas foi estudado em detalhes, onde mostramos como aplicÃ-lo para sistemas com condiÃÃes de com torno periÃdicas ou com condiÃÃes de contorno finitas. Utilizamos essa forma da tÃcnica para estudar o comportamento de um elÃtron confinado numa regiÃo de energia potencial aleatÃria, onde nos deparamos com o fenÃmeno de LocalizaÃÃo de Anderson. AlÃm disso, desenvolvemos a tÃcnica Split Operator em coordenadas generalizadas, aplicando-a para estudar o problema de um elÃtron confinado na superfÃcie de um cilindro. Os resultados obtidos numericamente concordam muito bem com os resultados obtidos analiticamente, mostrando que a tÃcnica Split Operator em coordenadas generalizadas nos leva a resultados confiÃveis. / Quantum mechanics plays a fundamental role in the description and understanding of the natural phenomena. Actually, the phenomena that take place in atomic and subatomic scale can not be well explained without the quantum mechanics approach. Furthermore, there are a lot of phenomena in macroscopic scale that reveals the quantum behavior of nature. In this sense, we can say that quantum mechanics is fundamental for the understanding of all natural phenomena. In Quantum Mechanics the state of a particle is mathematically described by the wave function Ψ(r,t) and its time evolution is governed by time-dependent SchrÃdinger equation. Thus, we can state that the fundamental problem of quantum mechanics is to solve the SchrÃdinger Equation in an arbitrary situation. In this work, we study a numerical technique to solve the time-dependent and time-independent SchrÃdinger Equation known as Split Operator technique. This aproach uses approximations for the exponencial of sum of operators that do not commute in order to implement the time-evolution operator. It makes possible to reduce the solution of the SchrÃdinger equation to a successive processes of multiplication and solution of tridiagonal system of linear equations. It can be easily performed using a computer. The technique was studied in detail using cartesian coordinates, and we also explained how to use the technique with periodic or finite boundary conditions. We make use this technique to study the behavior of an electron subjected to a random potential. In this situation we face the Anderson Localization phenomena. Furthermore, we developed the Split Operator technique using generalized coordinates, and studied the problem of an electron confined to a cylinder surface. It was verified that the numerical results agree with the analytical ones. So we can conclude that the Split Operator technique using generalized coordinates produce reliable results.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Neste trabalho, propomos um uma pesquisa teÃrica onde estudamos as propriedades de um pulso eletrÃnico em uma camada de silÃcio poroso, injetado sob uma certa voltagem externa V. Desta forma, podemos definir fundamentalmente a forma das curvas T X V e R X V, onde T à o coeficiente de transmissÃo e R à o coeficiente de reflexÃo do pacote de onda atravÃs da regiÃo porosa. Aliado a estes dados, podemos fazer um cÃlculo simples e obter informaÃÃes a respeito da corrente elÃtrica que atravessa o material, utilizando o modelo I=Q/t, onde definimos o tempo como o intervalo necessÃrio para que o pulso seja consumido completamente, como proposto por Lebedev e colaboradores (1998). Utilizando a definiÃÃo para mobilidade de portadores de carga, obtivemos informaÃÃes sobre a mesma, pois este trabalho foca-se principalmente no estudo do transporte eletrÃnico neste tipo de material poroso, que apesar de um estudo intenso em silÃcio poroso desde o inÃcio da dÃcada de noventa, as propriedades de transporte ainda permanecem um pouco inexploradas. O principal incentivo para que estudemos este material à devido à grande possibilidade da criaÃÃo de dispositivos em opto-eletrÃnica tais como LEDs (Light Emissor Diode). Ao longo do desenvolvimento, empregamos tÃcnicas jà bem conhecidas para a modelagem de semicondutores, como a teoria da massa efetiva, por exemplo, associadas a tÃcnicas de modelagem computacional, como o emprego de condiÃÃes periÃdicas de contorno e condiÃÃes de contorno absorvente. Por se tratar de um sistema quÃntico, tudo parte da soluÃÃo da equaÃÃo de SchrÃdinger dependente do tempo, e para executar esta tarefa fizemos uso de um mÃtodo numÃrico conhecido como Split-Operator. Assim obtemos as soluÃÃes para a equaÃÃo. Inicialmente, os cÃlculos realizados neste trabalho foram baseados em uma massa efetiva isotrÃpica, a fim de otimizar os parÃmetros de cÃlculo, e sà em seguida foram feitos cÃlculos baseando-se em massa efetiva anisotrÃpica para os diversos vales do silÃcio poroso. Tudo isto nos leva a crer que este trabalho possui uma grande importÃncia no que diz respeito à contribuiÃÃo para o entendimento do transporte eletrÃnico em sistemas baseados em silÃcio poroso, de forma a manter por mais algum tempo a aplicaÃÃo deste tipo de material que foi tÃo revolucionÃrio no sÃculo XX. / We propose in this work a theoretical study, of the properties of a electronic pulse, injected under a external bias, on a porous silicon layer, so that we could define fundamentally the shape of T X V and R X V curves, where T is the transmission coefficient and R is the reflection coefficient of the wave packet, trough the porous region. With this, we could make a simple calculation and obtain information about the electrical current in this material, using the very simple model I=Q/t, where we defined the time of transmission, as the time interval necessary for the electronic pulse to be consumed completely. This kind of approach is already known in the literature, propose by Lebedev and co-workers (1998). Using the definition of charge carrier mobility, we obtained information about it, since the principal aim of this work is the electronic transport in this kind of material, that despite a strong research on porous silicon, since the beginning of the nineties, the transport properties still remains a relatively unexplored area. The major incentive for this study is due to the strong possibility of application of this material in new optoelectronic devices such as LEDs. Along the development of this dissertation, we applied well known techniques for the computational modelling such as effective mass theory, for example, associated with methods like the periodic boundary conditions, and the absorbing boundary conditions. Treating of a quantum system, we begin all the work solving the time dependent SchrÃedinger equation. To do this task, we have used the numerical method known as Split-Operator, in order to obtain the solutions for this equation. Initially, the calculations in this dissertation where based in an isotropic effective mass, in order to optimise the calculation parameters. After this, we made calculations using an anisotropic effective mass for the different valleys of silicon. All these things leads us to believe that this work have a great importance regarding the contribution to the understanding of transport in electronic systems based on porous silicon, to maintain for some time the applications of this kind of material that was so revolutionary in the twentieth.

A cross-section averaged Advection-Dispersion equation (ADE) model was developed to simulate the transport of fertilizer in furrow irrigation. The advection and dispersion processes were solved separately by implementing the method of the characteristics with cubic spline interpolation (and natural boundary condition) and weighted finite difference scheme respectively. A zero-flux boundary condition during advance and an advective gradient at the downstream end of an open furrow were established. Local pseudo-steady state was assumed in order to apply Fischer's longitudinal dispersion equation under non-uniform and unsteady furrow flow conditions. Also, several parameters were used to evaluate the ADE model and fertigation performance.A field tracer experiment in two types of downstream-end furrow and two treatments was conducted and described. Infiltration and roughness parameters were calibrated by implementing a volume balance approach. The calibrated parameters were used as input data to run the surface irrigation model (SRFR). The roughness coefficient was 0.045 for wheel and 0.055 for non-wheel furrow treatment for bare soil. The root mean square error (RMSE) comparing the computed and observed infiltrated volume was in the range of 0.09-0.38 m3. The close match between simulated and observed data indicates an acceptable calibration. Pulses of fertilizer injected at the head end of four furrows each having unique management characteristics were simulated satisfactorily during the entire duration of the irrigation event. The constant value of the longitudinal dispersion coefficient was 1 m2 min-1 and yielded an acceptable space-time evolution of the pulses of tracer injected. Similar results for the dispersion coefficient were obtained with Fischer's equation in non-uniform and unsteady stream flow conditions in the furrow. An evaluation of several fertigation strategies for furrow systems indicated that fertigation by pulses could help reduce leaching and runoff losses in surface irrigation systems.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5738.pdf: 3104025 bytes, checksum: 27f8126e91dc4b23ddd37a2e733a23fa (MD5) Previous issue date: 2014-01-29 / Universidade Federal de Sao Carlos / In the present thesis, we realize a computational modeling of semiconductor structures based on multiple quantum wells with filter barriers and on quantum wells with semiconductor diluted magnetic layers. We numerically solve the time-dependent Schrödinger s equation within the effective mass approximation, using the Split Operator method. Through the time evolved wave functions we access the dynamics quantities as the light assisted couplings of the states, in which the light is described by the inclusion of an oscillating electric field in the Hamiltonian. Then we determine the probabilities of absorption, oscillator strengths of the intersubband transitions induced by the light. Moreover we analyze the transmission probabilities and, in special, the system s photocurrent. The eigenstates and the eigenfunctions of the stationary states are also obtained within the method by simply making an imaginary time evolution. In the first work, the photocurrent of a multiple quantum well structure with filter barriers modulating the continuum above the wells was analyzed as a function of the applied bias. We find out an interesting dependence of the photocurrent with the applied field, as a differential negative photoconductance controlled by the field. We attribute this negative conductance to the interaction between the localized and extended states in the continuum, expressed by anticrossings between these states and the enhancement of the photocurrent at the crossings by the Landau-Zener-Stückelberg-Majorama like transitions. In the second work, it was evaluated the spin polarized photocurrent arising from quantum well s structures of GaMnAs, under light, electric and magnetic fields of few teslas. The study shows the existence of spectral domains in the THz ranges for which the proposed structure is strongly spin selective. For such photon frequencies, the photocurrent is spin polarized and the application of the external electric field reverts the polarization s signal. This behavior suggests the possibility of conveniently simple switching mechanisms. The physics underlying these results is studied and understood in terms of the spin-dependent coupling strengths emerging from the particular potential profiles of the heterostructures. We present two additional works related to the main ones. In the first additional one, we evaluated the dark current of the multiple quantum well structure with and without filter barriers. For doing this, we add totally the transmission probability through the structure in the Levine s model for the dark current. We observe that dark current is considerably reduced for the structure with the filter barriers when compared to the structure without these barriers. In the second additional work, we calculate the photocurrent in a ZnMnSe structure. We observe the generation of a spin polarized photocurrent controlled by the external electric field, as in the case of the GaMnAs structures. / Na presente tese, realizamos a modelagem computacional de estruturas semicondutoras baseadas em poços quânticos múltiplos com barreiras de filtro e em poços quânticos com camadas de material semicondutor magnético diluído. Para tanto, resolvemos numericamente a equação de Schrödinger dependente do tempo na aproximação de massa efetiva, por meio da evolução temporal das funções de onda do sistema, utilizando o chamado método do Split- Operator. Com as funções de onda evoluídas no tempo temos acesso às variáveis dinâmicas do sistema, como os acoplamentos entre os estados pela presença de luz, descrita na forma de um campo elétrico oscilante. Determinamos assim as probabilidades de absorção, forças de oscilador das transições intersubbandas geradas por essa excitação com luz, as probabilidades de transmissão através da estrutura e, em especial, o espectro de fotocorrente proveniente desses sistemas semicondutores. As autofunções e as autoenergias dos estados estacionários dos sistemas são obtidas pelo mesmo método realizando a evolução em tempo imaginário. No primeiro trabalho, a fotocorrente da estrutura de poços quânticos múltiplos com barreiras de filtro foi analisada em função do campo elétrico aplicado à estrutura. Foi encontrada uma dependência da fotocorrente com o campo elétrico bastante interessante, na forma de uma fotocondutância negativa controlada pelo campo elétrico aplicado à heteroestrutura. Atribuímos essa condutância negativa à interação entre estados localizados e estendidos no continuo se manifestando na forma de anticrossings e o aumento da fotocorrente para os valores de campo elétrico nos quais ocorrem esses crossings foi associado a transições de dois níveis do tipo Landau-Zener-Stückelberg-Majorama. No segundo trabalho, foi calculada a fotocorrente polarizada em spin de estruturas de poços quânticos de GaMnAs, na presença de um campo elétrico varável e um campo magnético de poucos teslas. O estudo mostrou a existência de domínios espectrais na região de THz do espectro eletromagnético, para os quais as estruturas propostas são altamente seletivas em spin. Para tais frequências, encontramos que a fotocorrente é polarizada em spin e a aplicação do campo elétrico é capaz de reverter forma muito eficiente o sinal da polarização. O comportamento observado sugere a possibilidade de mecanismos simples de controle sobre a fotocorrente e a Física por trás de tais efeitos foi entendida em termos dos acoplamentos dependentes de spin dos estados da estrutura, emergentes do perfil de potencial particular das heteroestruturas. Apresentamos dois trabalhos adicionais diretamente relacionados aos trabalhos principais. No primeiro trabalho, calculamos a corrente de escuro proveniente da estrutura de poços quânticos múltiplos com e sem barreiras de filtro, adicionando de forma integral a probabilidade de transmissão através da estrutura no modelo de Levine que determina essa corrente. Observamos que a presença das barreiras de filtro diminui significativamente a corrente de escuro dessa estrutura no regime de altos valores de campo elétrico. No segundo trabalho adicional, foi calculada a fotocorrente de uma estrutura de PQ com camada DMS, composta por ZnMnSe. Observamos a possibilidade de controle da polarização de spin com o campo elétrico, assim como no caso da estrutura composta de GaMnAs.

Ce travail de thèse consiste à visualiser sur un détecteur sensible en position les oscillations spatiales des électrons lents (~ meV) émis par photoionisation au seuil en présence d’un champ électrique extérieur. La figure d’interférence obtenue représente quantiquement le module carré de la fonction d’onde électronique. Ce travail fondamental nous permet d’avoir accès à la dynamique électronique quelques µm autour de l’atome et donc de mettre en évidence plusieurs mécanismes quantiques (champ coulombien, interaction électron/électron..) se déroulant à l’échelle atomique. Malgré la présence d’un cœur électronique quoique limité dans Li, nous avons réussi, expérimentalement et pour la première fois, à visualiser la fonction d’onde associée aux états Stark quasi-discrets couplés au continuum d’ionisation. En outre, à l’aide des simulations quantiques de propagation du paquet d’ondes, basées sur la méthode de « Split-operator », nous avons réalisé une étude complète sur les atomes H, Li et Cs tout en dévoilant les effets significatifs des résonances Stark. Un très bon accord, sur et hors résonances, a été obtenu entre les résultats simulés et les résultats expérimentaux. Par ailleurs, nous avons développé un modèle analytique généralisable permettant de comprendre profondément le fonctionnement d’un spectromètre de VMI. Ce modèle repose sur l’approximation paraxiale, il est basé sur un calcul d’optique matricielle en faisant une analogie entre la trajectoire électronique et le rayon lumineux. Un excellent accord a été obtenu entre les prédictions du modèle et les résultats expérimentaux. / This work of thesis aims to visualize, on a position sensitive detector, the spatial oscillations of slow electrons (~meV) emitted by a threshold photoionization in the presence of an external electric field. The interference figure obtained represents the square magnitude of electronic wavefunction. This fundamental work allows us to have access to the electronic dynamics and thus to highlight several quantum mechanisms that occur at the atomic scale (field Coulomb, electron/electron interaction..). Despite the presence an electronic core in Li atom, we have succeeded, experimentally and for the first time, to visualize the wave function associated with the quasi-discrete Stark states coupled to the ionization continuum. Besides, using simulations of wave packet propagation, based on the "Split-operator” method, we have conducted a comprehensive study of the H, Li and Cs atoms while revealing the significant effects of the Stark resonances. A very good agreement, on and off resonances, was obtained between simulated and experimental results. In addition, we have developed a generalized analytical model to understand deeply the function of VMI spectrometer. This model is based on the paraxial approximation; it is based on matrix optics calculation by making an analogy between the electronic trajectory and the light beam. An excellent agreement was obtained between the model predictions and the experimental results.

La microscopie de photoïonisation est une technique qui permet d'obtenir une image macroscopique de la fonction d'onde électronique habituellement confinée autour d'un atome. L'expérience consiste à photoïoniser près du seuil un atome en présence d'un champ électrique statique. Le traitement classique du mouvement d'un électron se déplaçant dans un champ coulombien en présence d'un champ électrique statique, montre qu'une multitude de trajectoires électroniques mènent à un point de l'espace classiquement accessible. Quantiquement, les ondes partielles associées à ces trajectoires interfèrent, et ce phénomène est directement mesurable au moyen d'un détecteur sensible en position. Cette thèse propose une étude classique, semi-classique et quantique de la microscopie de photoïonisation. L'originalité de ce travail est le développement de simulations par propagation de paquets d'ondes grâce un algorithme de type Split-Operator. Nous proposons une étude systématique de l'Hydrogène et montrons qu'il est possible d'observer à l'aide d'un microscope de photoïonisation, la fonction d'onde des états Stark résonants du continuum d'ionisation de l'Hydrogène. Enfin nous décrivons l'effet du cœur électronique sur la microscopie d'atomes non-hydrogénoïdes.