Orientador: Antonio Carlos Ferreira Seridonio / Banca: Devaney Ribeiro do Carmo / Banca: Guillermo Gerardo Cabrera Oyarzun / Resumo: Neste trabalho investigou-se teoricamente a densidade local de estados (LDOS) sondada por uma ponta de STM de metais hospedando um átomo adsorvido e uma impureza subsuperficial. Modelamos o sistema por meio do Hamiltoniano de Anderson de duas impurezas. Utilizando-se do procedimento da equação de movimento nas funções de Green, derivamos expressões analíticas para a LDOS de dois tipos de hospedeiro: uma superfície metálica e um fio quântico. A LDOS revela oscilações de Friedel e interferência Fano como função da posição da ponta. Essas oscilações dependem fortemente da dimensão do hospedeiro. Encontramos que os números de onda de Fermi dependentes do spin dão origem a batimentos quânticos spin-polarizados na LDOS. Embora a LDOS da superfície mostre um padrão de batimentos amortecidos, ela possui um comportamento oposto no fio quântico. Devido a ausência de amortecimento, o fio opera como um filtro de spins espacialmente resolvido com elevada eficiência. / Abstract: We theoretically investigate the local density of states (LDOS) probed by an STM tip of ferromagnetic metals hosting a single adatom and a subsurface impurity. We model the system via the two-impurity Anderson Hamiltonian. By using the equation of motion with the relevant Green's functions, we derive analytical expressions for the LDOS of two host types: a surface and a quantum wire. The LDOS reveals Friedel-like oscillations and Fano interference as a function of the STM tip position. These oscillations strongly depend on the host dimension. Interestingly, we find that the spin-dependent Fermi wave numbers of the hosts give rise to spin-polarized quantum beats in the LDOS. Although the LDOS for the metallic surface shows a damped beating pattern, it exhibits the opposite behavior in the quantum wire. Due to this absence of damping, the wire operates as a spatially resolved spin filter with a high efficiency. / Mestre

Orientador: Bruto Max Pimentel Escobar / Coorientador: José Tadeu Teles Lunardi / Banca: Diogenes Galetti / Banca: Antônio Marcos Batista / Resumo: Nesta dissertação apresentaremos uma revisão sobre as definições de tempos de tunelamento no contexto da Mecânica Quântica não-relativíıstica mais discutidas na literatura; proporemos uma generalização relativística para uma delas e compararemos nossos resultados com aqueles já conhecidos / Abstract: In this dissertation we show a review about the most discussed definitions of quantum tunelling times in the context of Nonrelativistic Quantum Mechanics, we propose a relativistic generalization for one of them and compare our results with those well-known ones / Mestre

Orientador: Diógenes Galetti / Banca : Bruto Max Pimentel Escobar / Banca: Frederico Firmo de Souza Cruz / Resumo: É sabido que fenômemos de tunelamento quântico podem ocorrer em moléculas e núcleos atômicos. De forma geral, um aspecto importante do estudo desses processos consiste em entender como o tunelamento é afetado pela presença de acoplamentos do grau de liberdade associado ao tunelamento com graus de liberdade adicionais do restante do sistema físico. No caso que estudamos, referente a probabilidade de tunelamento na molécula de malonaldeído, a constatação dessa probabilidade se dá pela presença do desdobramento dos dois primeiros níveis de energia do átomo de hidrogênio associado ao tunelamento. O agente modificador do desdobramento dos níveis associado ao acoplamento, no nosso caso, é a massa efetiva. / It is well known that quantum tunneling phenomena can occur in molecules as well as in atomic nuclei. In general, an important aspect of the study of those processes is to understand how the tunneling is a ected by the presence of a coupling between the tunneling degree of freedom with additional degrees of freedom associated to the rest of the physical system. In our study, concerning the tunneling probability in the malonaldehyde molecule, that probability is veri ed by the rst energy doublet splitting associated to the tunneling atom - hydrogen - in the molecule. The energy levels splitting change due to the coupling is seem to be embodied in the e ective mass. / Mestre

Orientador: Valdir Casaca Aguilera-Navarro / Resumo: Discutimos nesta tese o efeito túnel através de uma barreira de potencial em várias dimensões e aplicamos a três problemas diferentes. Primeiramente estudamos o problema de tunelamento através de barreiras em duas dimensões usando métodos quânticos. Consideramos a colisão de dois isótopos de Ni à energias em torno da altura da barreira na região de 100 MeV. Encontramos os coeficientes de reflexão e transmissão fazendo um cálculo de canais acoplados. Nos cálculos numéricos consideramos até cinco canais abertos e encontramos que se o número de canais é aumentado, os resultados variam apenas ligeiramente. Propomos neste trabalho um tipo de acoplamento entre os graus de liberdade diferente daqueles existentes na literatura e estudamos o efeito deste acoplamento na região da barreira. Calculamos também a secção de choque de fusão e comparamos os nossos resultados com os experimentais e com outros encontrados na literatura. 0 segundo problema considerado é a emissão espontânea de núcleos mais pesados que a particula alfa. Discutimos a emissão de 'INTPOT. 14 C' do 'INTPOT. 223 Ra' que foi recentemente observada e calculamos os fatores de pré-formação. Estudamos a razão dos fatores de pré-formação para a emissão do 'INTPOT. 14 C' relativa à emissão da particula alfa do 'INTPOT. 223 Ra'. Consideramos uma barreira de potencial realistica, comparamos nossos resultados para os fatores de penetrabilidade e os fatores de pré-formação com outros encontrados recentemente na literatura. À seguir fazemos um estudo do tamanho do raio nuclear na teoria de decaimento exóticos, considerando as várias reações onde decaimentos de núcleos mais pesados que a particula alfa já foram observados. Finalmente, consideramos a formação de aglomerados alfa em núcleos. Usando um modelo de "cluster" simples, estudamos algumas propriedades nucleares do 'INTPOT. 44 Ti', como por exemplo, as funções... / Abstract: The quantum tunneling through a potential barrier in several dimensions is discussed and three diferent problems are studied. Firstly the tunneling problem through two dimensional barrieers is studied using quantum mechanical methods. We consider the collision of two Ni isotopos at energies near the top of the barrier of 100 Mev. The reflection and transmission coefficients are found through a coupled channel calculation. We have considered up to five open channels in the numerical calculations and have found that if the number of channels is increased further the results change only slightly. A different kind of coupling between the degrees of freedom from those found in the literature is proposed and the effect of this coupling in the barrier region is studied. The sub-barrier fusion reaction cross section is also calculated and our results are compared with the data and other results found in the literature. The second problem is the spontaneous emission of nuclei havier than the alpha particle. The emission of 'INTPOT. 14 C' from 'INTPOT. 223 Ra' recently observed is discussed and the penetrability factors are calculated. The ratio of the preformation factor for the'INTPOT. 14 C' emission relative to the emission of the alpha particles by the 'INTPOT. 223 Ra' is studied. Considering a realistic potential barrier we compare our results for penetrability factors and preformation factors with other recently found in the literature. Then, the size of the nuclear radius in the exotic decay theory is studied, considering several reactions where decays of nuclei heavier than the alpha particle have been observed. Finally the alpha clustering in nuclei is considered. Using a simple cluster model some nuclear properties of the 'INTPOT. 43 Ti' are studied, as wave functions, energy levei schemes and decay widths. Two different kinds of semiclassical approximations are considered to study the wave functions and the quantum... / Doutor

Orientador: Amir Ordacgi Caldeira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-19T17:08:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Smith_CristianedeMorais_D.pdf: 3386003 bytes, checksum: 1cf4a79aaee05a690c49cad4a22963f3 (MD5) Previous issue date: 1994 / Resumo: Uma generalização da teoria de tunelamento quântico macroscópico é obtida visando descrever o decaimento de sistemas com mais de um grau de liberdade aprisionados em estados meta-estáveis. Inicialmente nós estudamos um dc SQUID controlado por uma corrente externa, que constitui um sistema com dois graus de liberdade quânticos interagentes acoplados ao meio que os cerca. A probabilidade de decaimento é obtida na aproximação exponencial para o caso super-amortecido. Próximo à força crítica do sistema, o decaimento do estado meta-estável é determinado por uma única solução instanton descrevendo o decaimento simétrico das fases em cada uma das duas junções Josephson. Mediante redução da força externa, um novo regime é atingido onde o instanton se separa. Um diagrama de fase em termos de temperatura e corrente é construído baseado na teoria de Landau de transições de fase. Dependendo dos parâmetros externos o sistema desenvolve uma transição de fase de primeira ou de segunda ordem para o regime de separação do instanton. Além disso, a teoria de uma corda elástica aprisionada num estado meta-estável é desenvolvida visando estudar o salto quântico de uma linha de fluxo intrinsecamente aprisionada num supercondutor em camadas. A temperatura de cruzamento separando os regimes térmico e quântico é determinada incluindo as dinâmicas massiva, dissipativa e Hall. Os cálculos são efetuados para o caso específico de um potencial periódico ligeiramente inclinado (pequena força externa) quando a aproximação de paredes finas pode ser aplicada. A taxa de decaimento é obtida nos limites não amortecido, super-amortecido e Hall: para sistemas não amortecidos e super-amortecidos, uma convencional saturação é encontrada a baixas temperaturas, enquanto que para sistemas governados por uma dinâmica puramente Hall, a taxa se anula segundo uma lei de Arrhenius com um energia de ativação reduzida devido aos efeitos quânticos. Finalmente, a teoria é generalizada visando descrever o decaimento de uma variedade elástica N-dimensional, e assim o salto de um feixe de vórtices planar (2D) e volumétrico (3D) é discutido / Abstract: The theory of macroscopic quantum tunneling is generalized in order to describe the relaxation from metastable states of systems with more than one degree of freedom. Initially we study a current biased dc SQUID which constitutes a system of two interacting quantum degrees of freedom coupled to the environment. The decay probability is obtained in the exponential approximation for the overdamped case. Close to the critical driving force of the system the decay of the metastable state is determined by a unique instanton solution describing the symmetric decay of the phases in each of the two Josephson junctions. Upon reducing the external driving force a new regime is reached where the instanton splits. The doubling of the decay channels reduces the decreasing of the decay rate in the quantum regime. A current-temperature phase diagram is constructed based on the Landau theory of phase-transitions. Depending on the external parameters the system develops either a first-or a second-order transition to the split-instanton regime. Furthermore, the theory of an elastic string trapped in a metastable state is developed in order to study the quantum creep of a single vortex-line intrinsically pinned in a layered superconductor. The crossover temperature separating thermal and quantum regimes is determined including Hall, massive and dissipative dynamics. The calculations are performed for the specific case of a slightly tilted periodic potential (small driving force) when the thin wall approximation can be applied. The decay rate is obtained in the undamped, overdamped and pure Hall limits: for undamped and overdamped systems the conventional saturation is found at low temperatures, whereas for pure Hall systems the rate vanishes following an Arrhenius law with a quantum-reduced activation energy. Finally, the classical and quantum creep of a vortex-bundle is considered within the framework of continuum elastic theory. The generalization for the decay of a N¿dimensional elastic manifold out of the metastable state is obtained, and the creep of a 2D and 3D vortex-bundles is discussed / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientador: Ricardo Egydio de Carvalho / Banca: Marcus Aloízio Martinez de Aguiar / Banca: Marcus Werner Beims / Resumo: Dentro do contexto de caos quântico, um tema que tem recebido crescente atenção é aquele relacionado com tunelamento. Atualmente sabe-se que os processos de tunelamento são fortemente afetados pela natureza da dinâmica do sistema clássico correspondente. Em sistemas classicamente não-integráveis, com alguma simetria discreta, existem dubletos de energia cujos espaçamentos (splittings) são muito sensíveis à variação de um parâmetro externo. Neste trabalho vamos apresentar os resultados sobre a distribuição de espaçamentos de dubletos, onde investigamos a influência da dinâmica clássica nas flutuações estatísticas desta distribuição sendo o bilhar anular o nosso modelo. O estudo da distribuição de splittings dos dubletos é realizado em função do parâmetro perturbativo, a excentricidade, para diferentes regimes de intensidade de caos clássico e para diferentes escalas de energia. / Abstract: In the context of quantum chaos, an area receiving increasing attention is the subject of tunnelling. Nowadays it is known that the tunnelling processes are strongly affected by the nature of the corresponding classic dynamics. For systems which are classically integrable, with some discrete symmetry, doublets of energy exist whose splittings are healthy very sensitive to the variation of an external parameter. In this work we will present the results about the levels splitting distribution, where we investigated the influence of the classic dynamics on the statistical fluctuations of this distribution using the annular billiard model. The study of the level splittings distribution is accomplished as a function of the external parameter, the eccentricity, for different regimes of intensity of classic chaos and for different scales of energy. / Mestre

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3786.pdf: 6840707 bytes, checksum: 919c2db601be190ef44a75392a29b813 (MD5) Previous issue date: 2010-04-01 / Universidade Federal de Sao Carlos / The aim of this work was to study the spin effects in non-magnetic asymmetric n-type resonant tunneling diodes (RTD). For this purpose, we have used transport and polarization resolved magneto-photoluminescence measurement techniques. The optical polarization degree from quantum well (QW) and contact layers regions was studied as a function of voltage bias and magnetic field . In general, we have observed that the optical polarization and the excitonic spin-splitting from the QW emission is sensitive to the voltage bias. The contact layers emission as a funcition of voltage bias was also investigated under fixed magnetic field and it has shown large degrees of negative circular polarization. This behavior was associated to the occupation of the spin-split valence band in the GaAs bulk. We have also observed that the bi-dimensional electron gas (2DEG) emission is magnetic field favored by the magnetic field, as it has been reported in the literature. However, this study revealed that this emission also can be voltage bias induced. In addition, we unexpectly observed that the 2DEG-H and the 3D bulk emissions can exhibit up to -100% and +90 % of optical polarization degree respectively, depending on the voltage conditions. Emissions from the QW and contact layers were also investigated as a function of the magnetic field. We have observed that the polarization from QW and the 2DEG-H have an oscillatory behavior at some integer filling factor. Our results show that the circular polarization of the carriers in the QW should depend on various mechanisms, including the Landè g-factors of the different layers and the spin-polarization of the carriers in the contact layers and the density of carriers along the structure. / Este trabalho teve como objetivo o estudo dos efeitos de spin em diodos de tunelamento ressonante (RTD) assimétricos do tipo n não magnéticos. Utilizamos técnicas de medidas de transporte e magneto-fotoluminescencia resolvida em polarização. O grau de polarização ótica das regiões do QW e das camadas do contato foi estudado em função da voltagem e do campo magnético. Observou-se, de maneira geral, que o grau de polarização ótica e o spin splitting excitonico da emissão do QW é sensível às variações da voltagem. A emissão das camadas do contato em função da voltagem foi investigada sob valores fixos de campo magnético, apresentando alto grau de polarização circular negativo que foi atribuído a ocupação dos níveis de spin splitting da bandas de valência do bulk de GaAs. Como é conhecido na literatura, observou-se que o campo magnético favorece a emissão do gás bidimensional de elétrons (2DEG). Entretanto, esse estudo revelou que essa emissão pode também ser favorecida pelas condições de voltagem, a um campo magnético fixo. Além disso, observamos que para certos valores de voltagem, a emissão 2DEG-H pode exibir até - 100% de polarização ótica e a emissão do bulk 3D até +90%. As emissões do QW e camadas do contato foram também investigas em função do campo magnético. Oscilações no grau de polarização ótica da recombinação no QW bem como da emissão relacionada a recombinação entre 2DEG e buracos livres (2DEG-H) foram associadas às ocupações dos níveis de Landau em um campo magnético. De maneira geral,nossos resultados mostraram que a origem física da polarização circular da emissão do QW depende de vários mecanismos, incluindo o fator g de Landè de diferentes camadas, polarização de spin de portadores nas camadas do contato e densidade de portadores ao longo da estrutura.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:16:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1737.pdf: 4171241 bytes, checksum: 8db4ae863172cce0df519cd880fe4ede (MD5) Previous issue date: 2007-02-27 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this work, we have investigated spin polarization effects in asymmetric ntype resonant tunneling diodes (RTDs). When subjected to an external magnetic field parallel to the tunnel current, the Zeeman effect leads to the spin splitting of confined levels in the structure. The spin-dependent carrier injection on the asymmetric diode was investigated by measuring the left-and right-circularly polarized light emission intensities from the quantum well (QW) and contact layers as a function of the applied voltage. Under illumination, we observed distinct peaks in the current-voltage characteristics associated to the resonant tunneling of photoinduced holes and electrons through confined levels in the QW. The optical polarization and the spin splitting of the QW emission present a strong dependence on both the laser excitation intensity and the applied bias voltage. Depending on the laser excitation conditions, we have observed a signal inversion of the circular polarization from the QW. We have also evidenced the formation of a spin polarized two dimensional electron gas in the ntype contact. The results show that non-magnetic n-type RTDs can be used as voltagecontrolled spin filters for the development of spintronic devices. / Neste trabalho, estudamos os efeitos de polarização de spin em diodos de tunelamento resssonante (RTDs) assimétricos tipo n. Quando sujeitos a um campo magnético externo paralelo a corrente de tunelamento, o efeito Zeeman leva a um spin-splitting dos níveis confinados na estrutura. A injeção de portadores dependentes de spin em diodos assimétricos foi investigada através de medidas das intensidades de luz circularmente polarizada à direita e à esquerda do poço quântico (QW) em função da voltagem aplicada. Sob iluminação, observamos diferentes picos característicos na curva corrente-voltagem associados ao tunelamento ressonante de buracos foto-induzidos e elétrons através dos níveis confinados no QW. A polarização ótica e o spin-splitting da emissão do QW apresentam forte dependência com a intensidade de excitação do laser e com a voltagem aplicada. Dependendo das condições de excitação do laser, temos observado uma inversão no sinal da polarização circular do QW. Temos também evidenciado a formação da polarização de spin do gás bidimensional de elétrons no contato tipo n. Os resultados mostram que RTDs tipo n nãomagnéticos podem ser usados como filtros de spin controlados pela voltagem para o desenvolvimento de dispositivos spintrônicos.

Orientador: Cláudio Luiz Carvalho / Banca: Hermes Adolfo de Aquino / Banca: Edson Sardella / Resumo: Neste trabalho foram estudados os filmes supercondutores do sistema BPSCCO ( (2-X) X 2 2 3 10 Bi Pb Sr Ca Cu O ), depositados em dois substratos diferentes (lâmina de prata e cristal de aluminato de lantânio). Estas deposições foram feitas pelo método de Dip coating, e foram feitas 3 deposições para cada substrato em seguida foi submetido a um tratamento térmico. Os resultados da medida elétrica do filme depositado nos substratos confirmaram o estado supercondutor a uma temperatura crítica (Tc) de 80K. Para determinar a temperatura crítica Tc foram efetuadas as medidas de resistência em função da temperatura. A Junção foi montada no Laboratório de Vidros e Cerâmica do Departamento de Física e Química da UNESP. As Junções Josephson usadas neste trabalho foram: Junções SIS (supercondutor - isolante - supercondutor) e SNS (supercondutor - metal normal - supercondutor), sobre as quais se mediu a corrente (I) em função da voltagem (V) obtendo-se as curvas característica da junção. As barreiras usadas nas junções foram de dois tipos: óxido de alumínio e a prata (metal). O alumínio foi depositado utilizando-se uma evaporadora em alto vácuo e posteriormente oxidado em um forno a uma temperatura de 400ºC durante uma hora; e a prata, depositada com a técnica de Sputtering. O efeito túnel ou tunelamento é característico em Junções Josephson. No entanto, para que esse efeito ocorra é necessário que a espessura do isolante seja da ordem de 10 Å. Portanto, trabalhamos de tal forma que a deposição fosse feita para que obtivessemos isolantes com essa espessura. Os resultados obtidos com as medidas de corrente e voltagem mostraram que a curva característica de tunelamento apresentou a forma prevista pela teoria. / Abstract: In this work, we have studied the superconducting thin films of the system BPSCCO ( (2-X) X 2 2 3 10 Bi Pb Sr Ca Cu O ) with critical temperature around 110 K. The films were deposited in two different substrates (thin foil of silver and lanthanum aluminate polished crystal). These depositions have been made by the method called Dip coating, and it has been made 3 depositions for each substrate after that they were submitted to a thermal treatment. Electrical measurements of the films have confirmed the superconducting state to a critical temperature (Tc) around 80K. Critical temperature has been determined by measures temperature dependence of the resistance. The Junction was mounted in the Laboratory of Glasses and Ceramics of the Department of Physics and Chemistry of the FEIS-UNESP. The proposal of this work was to study two types of Josephson Junctions: SIS (Superconducting - Isolating - Superconducting) and SNS (Superconducting - Normal metal - Superconducting). Josephson junctions Characteristic Curves were done measuring dc electrical current (I) as a function of the voltage (V). It was used two kinds of barriers: aluminum oxide and silver. Aluminum was deposited using a high vacuum evaporator after this it was oxidized by thermal process using an oven, it was applied a thermal treatment around 400ºC during one hour. Silver was deposited using Sputtering technique. The tunnel effect or tunneling is characteristic property of the Josephson Junctions, although, this effect occurs just for barriers with thickness below tenth of nm. In this way, we have tried to get insolated barriers with the same order thickness as described above. Our results have shown that it is possible to observe the characteristic tunneling curve predicted by the theory. / Mestre

Orientador: Amir Ordacgi Caldeira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-19T09:51:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paula_FagnerMurucide_D.pdf: 4858080 bytes, checksum: a43c455fc79aac38fc3e9bd9d81abe32 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Por muitas décadas, fenômenos quânticos foram observados com partículas microscópicas, tais como átomos, elétrons e fótons. No entanto, avanços na fabricação e controle de sistemas físicos com dimensões extremamente reduzidas vêm permitindo a manifestação de eventos quânticos em proporções gigantescas. Por exemplo, existem evidências de superposições quânticas com uma supercorrente composta por bilhões de elétrons num SQUID (Superconducting Quantum Interference Device). Motivados por tais evidências, nosso objetivo reside na busca de novos dispositivos capazes de exibir efeitos quânticos macroscópicos. Em particular, estamos interessados em sistemas ferromagnéticos que manifestem CQM (Coerência Quântica Macroscópica), isto é, ferromagnetos nos quais o campo de magnetização tunela periodicamente no tempo entre dois estados topologicamente distintos e degenerados. Nesta tese, sugerimos dois dispositivos: um ?o ferromagnético no qual uma parede de domínio tunela entre dois centros de aprisionamento arti?ciais; e um MQUID (Magnetic Quantum Interference Device), isto é, um análogo magnético do SQUID que permite efeitos de tunelamento com uma ¿supercorrente¿ formada por vórtices de spin. Esses dispositivos são úteis não só na exploração dos limites de validade da mecânica quântica, mas também abrem novas possibilidades de implementação de um bit quântico / Abstract: For many decades, quantum phenomena were observed with microscopic particles, such as atoms, electrons and photons. However, advancements in manufacture and control of physics systems with very small dimensions have allowed verifying quantum events in large proportions. For instance, there are evidences of quantum superposition with a supercurrent formed by billions of electrons on a SQUID (Superconducting Quantum Interference Device). Such evidences have driven our work in a way to investigate new devices that are capable to exhibit macroscopic quantum effects. In particular, we are interested in ferromagnetic systems that present MQC (Macroscopic Quantum Coherence), in other words, ferromagnets in which the magnetization ?eld tunnels periodically in time between two distinct and degenerate topological states. In this thesis, we have suggested two devices: a ferromagnetic wire in which a domain wall tunnels between two arti?cial pinning centers; and a MQUID (Magnetic Quantum Interference Device) that is a magnetic device analogous to SQUID that permit quantum tunneling effects with a supercurrent formed by spin vortices. These devices are useful to explore the limits of validity of quantum mechanics, as well they open new possibilities to put into operation a quantum bit / Doutorado / Física / Doutor em Ciências