Energias de ligação para excitons ligados por impurezas doadoras no ZnSe e CdS são calculadas pelo Método Adiabático Hiperesférico. Os acoplamentos não adiabáticos são incluídos na equação radial levando a valores de energias menores que os valores variacionais encontrados na literatura. Estados ressonantes, similares a estados autoionizantes em átomos de dois elétrons, são obtidos acima do primeiro limiar de ionização elétron-impureza. / Binding energy for excitons trapped by impurities in ZnSe and CdS are calculated withing the hyperspherical adiabatic approach. The non adiabatic couplings are included in the radial equations leading to energies lower than the variational values available in the literature. Resonant states similar to autoionizing lines in atoms are predicted to lie above the first electron-impurity ionization threshold.

In HIOS-Strukturen, die auf einem Quantengraben und einer angrenzenden organischen Deckschicht basieren, wurde eine effiziente Umwandlung von Wannier-Exzitonen in Frenkel-Exzitonen mittels resonantem Förster Energietransfer (FRET) demonstriert. Das hier verwendete Design besteht aus einem spiro-annulierten Quarter-phenyl (L4P-SP3), das auf einen ZnO-Quantengraben (SQW) aufgewachsen wurde, um inkohärente Kopplung zu erreichen. Mittels optischer Spektroskopie haben wir demonstriert, dass diese hybriden Strukturen Energietransfer vom SQW zu den organischen Molekülen mit einer Effizienz von bis zu 77% zeigen. Allerdings zeigen UPS-Messungen eine typ-II-artige Energieniveau-Anpassung zwischen ZnO und der molekularen Schicht, die zu einem sehr effizienten Ladungstrennungsvorgang (ηCT=0.9) führt, der die molekulare Emission unterdrückt. Die erste beruht auf einer schnellen und hocheffizienten Energietransfer-Kaskade: nach der ersten Transferstufe wird die Anregungsenergie von der hybriden Grenzfläche weggeleitet, indem eine zweite Energietransferstufe eingeführt wird, bevor die Dissoziation der Exzitonen an der Grenzfläche statt-finden kann. Wir verwenden Sexiphenyl, L6P als endgültigen Akzeptor. In solch einer Struktur können wir eine Wiederherstellung der molekularen Emission um einen Faktor acht demonstrieren und zeigen, dass der Energietransferprozess zwischen L4P-SP3 und L6P den Ladungstrennungsprozess fast vollständig überholt. Als andere Option haben wir die Energieniveaus angepasst, indem eine organometallische Donor-Monolage [RuCp*mes] ergänzt wird. Diese Zwischenschicht senkt die Austrittsarbeit von ZnO deutlich ab und führt so zu einer Anpassung der Niveaus zwischen die zwei Halbleiter. Während die Effizienz des Energietransfers unverändert bleibt, steigen die Emission von L4P-SP3 sowie die Lebenszeit der molekularen Photoluminescenz um einen Faktor sieben verglichen mit entsprechenden Strukturen ohne Zwischenlage. / In HIOS structures based on a quantum well and an adjacent organic overlayer, efficient conversion of Wannier excitons into Frenkel excitons via Förster-type resonant energy transfer (FRET) has been demonstrated. The design here in use consists of a spiro-annulated ladder-type quarter-phenyl (L4P-SP3), deposited on ZnO-based single quantum wells (SQW) to obtain incoherent electronic coupling. The SQWs we use are grown with extremely thin (2 nm) capping layer. With photoluminescence excitation and time-resolved spectroscopy, we demonstrate that these hybrid structures exhibit energy transfer from the inorganic material to the organic molecules with an efficiency up to 77%. However, UPS measurements show a type-II energy level alignment between ZnO and the molecular layer, resulting in a very efficient charge separation process (ηCT=0.9) that suppresses the molecular emission. The first idea relies on a fast and highly efficient cascade FRET: following the primary transfer step from the QW, the excitation is conveyed away from the hybrid interface by a secondary transfer-step within the organic layer. As final acceptor we select ladder-type sexiphenyl (L6P). In such a structure, we demonstrate a recovery of the molecular emission by a factor eight, showing that the intermolecular FRET outpaced almost entirely the charge separation process. As alternative option, we tune the energy levels at the interface by introducing an organometallic donor monolayer [RuCp*mes]. The interlayer reduces substantially the ZnO work function, aligning the frontier levels of the inorganic and organic semiconductor. Optical experiments show the benefits of the interlayer: while the FRET efficiency is unaffected, the L4P-SP3 emission and its photoluminescence lifetime increase by a factor of seven, when compared to the same structure without interlayer.

Cette thèse est consacrée aux propriétés des exciton-polaritons, les particules mixtes formées à partir de la lumière et la matière dans les microcavités de semi-conducteurs dans le régime de couplage fort. D'abord, j'analyse la possibilité de condensation de Bose des exciton- polaritons à température ambiante dans les microcavités de GaN avec les équations de Boltzmann semi-classiques. Puis les effets de polarisation dans le régime d'oscillateur paramétrique sont étudiés avec les équations de Boltzmann semi-classiques avec pseudospin. La deuxième partie de la thèse est consacrée aux propriétés des condensats et modes macrooccupés des exciton-polaritons. Leur polarisation, dispersion des excitations, propagation, localisation et superfluidité sont décrits avec l'équation de Gross-Pitaevskii

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Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Orientador: Alexandre Reily Rocha / Resumo: Os excitons desempenham um papel fundamental em aplicações fotovoltaicas (FV). Atualmente, a tecnologia FV de filme fino possui 9% da produção mundial. Em particular, o telúrio foi ligado ao cádmio (Cd-Te) e utilizado no fabrico de células solares de película fina. No entanto, a tecnologia de telúrio pode ser melhorada se estruturas de menor dimensão forem usadas, por exemplo, a forma de monocamada conhecida como telureno. O telureno pode ser sintetizado com sucesso em um substrato (por exemplo, grafeno), tem alta mobilidade dos portadores, a condutividade térmica mais baixa entre monocamadas de átomos e um gap de banda óptica sintonizável que o torna em um candidato proeminente para o desenvolvimento de tecnologia. Neste trabalho, realizamos cálculos ab-initio da teoria da perturbação do muitos corpos (QPMBPT) para analisar os efeitos excitônicos na absorção de luz pelo telureno. Como telúrio é um elemento pesado, nossa análise foi estendida para a presença de acoplamento spin-órbita, que faz uma mudança significativa na estrutura da banda, bem como na parte imaginária da constante dielétrica. A anisotropia da telurena é evidente no espectro de absorção, que é semelhante ao fósforo preto, com a mais forte excitação ao longo da direção em ziguezague e energias de ligação de excitons semelhantes a outros semicondutores 2D. Além disso, comparamos nossos resultados com um modelo efetivo de hidrogênio, no qual o elétron e o buraco interagem através de uma interação anisotrópica d... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Mestre

A dissertation submitted for the fulfilment of the requirements of the degree of Master of Science to the Faculty of Science, Witwatersrand University, Johannesburg. June 2016. / The combination of effective numerical techniques and scientific intuition to find new and novel types of materials is the process used in the discovery of materials for future technologies. Adding to that, being able to calculate the radiative lifetimes of excitons, exciton properties, and the optical properties by using efficient numerical techniques gives an estimation and identification of the best candidate materials for a solar cell. This approach is inexpensive and stable. Present ab initio methods based on Many-body perturbation theory and density functional theory are capable of predicting these properties with a high enough level of accuracy for most cases. The electronic properties calculated using GaAs as a reference system and the 3D hybird perovskite CH3NH3PbI3 are based on density functional theory. The optical properties are investigated by calculating the dielectric function. The theoretical framework of the radiative lifetime of excitons and calculating the exciton properties are based on Wannier model of the exciton and the Bethe-Salpeter equation. / MT2017

s processos de pré-equilíbrio possuem importante papel nas reações induzidas por nucleon a energias acima de 10 MeV. Geralmente, os modelos usados para descrever os processos de pré-equilíbrio são dois: o modelo de exciton e o modelo híbrido. Uma análise desses modelos revela que a diferença fundamental entre eles é a hipótese implícita feita sobre a possibilidade de haver interação entre configurações de mesma classe. No modelo de excitons as interações entre configurações de uma mesma classe atingem o equilíbrio parcial antes de sofrer qualquer outro tipo de interação. No modelo híbrido, por outro lado, as interações desse tipo são ignoradas. Para efeito de comparação, desenvolvemos um modelo microscópico que inclui, explicitamente, as interações entre configurações de mesma classe. Este modelo permite a descrição de ambos os casos, o limite do modelo de exciton e do modelo híbrido, e ainda, o caso do modelo físico, em que as interações não necessariamente atingem o equilíbrio parcial. Comparamos o modelo microscópico em forma e resultados, com os modelos de exciton e híbrido, para analisar os limites de cada um e a validade das hipóteses de equilíbrio total.

Os processos de pré-equilíbrio possuem importante papel nas reações induzidas por núcleons a energias acima de 10 MeV. Os modelos mais usados para descrever esses processos são o modelo de exciton e o modelo híbrido. Os dois modelos se mostram extremamente bem sucedidos em descrever a dependência energética e, em até certo ponto a dependência angular dos núcleons e partículas compostas emitidos em reações de pré-equilíbrio. No entanto, a base conceitual dos modelos foi questionada por Bisplinghoff há algum tempo. Em resposta Blann propôs o HMS (hybrid Monte Carlo simulation model), que utiliza apenas a densidade de estados disponíveis para a criação de pares partícula-buraco. O modelo foi estendido para o double-differential HMS, que chamamos de DDHMS. Esta extensão é baseada no trabalho de Chadwick e Obloinský para aproximar os estados de partícula-buraco disponíveis. Nesta dissertação, mostramos como essa distribuição pode ser calculada de forma exata, e ainda comparamos os resultados exatos obtidos com os apresentados anteriormente por Chadwick e Obloinský.

Orientador: José Antonio Brum / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-09-25T12:18:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Narvaez_GustavoArnaldo_D.pdf: 8681524 bytes, checksum: 7506f072696269a2c96b2565d6bbb761 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Neste trabalho estudamos o efeito combinado da interação elétron-elétron e a mobilidade do buraco de valência nos estados eletrônicos e a absorção óptica em semicondutores de baixa dimensionalidade dopados com elétrons. Modelamos dois sistemas diferentes: i) pontos quânticos auto-organizados, e ii) sistemas bidimensionais. No primeiro caso calculamos a absorção óptica usando diagonalização exata para o cálculo dos estados eletrônicos finais na presença do buraco de valência. Nossos resultados mostram que o efeito combinado das interações e o recúo do buraco originam um espectro de absorção complexo que apresenta assinaturas claras do número de elétrons ocupando o ponto quântico. No caso de sistemas bidimensionais focalizamos nossa atenção em dois problemas específicos: i) o estado fundamental de um complexo de dois elétrons e um buraco de valência (tríon), e ii) os estados eletrônicos e absorção óptica de um gás de elétrons bidimensional. Por um lado, usando técnicas de diagonalização exata e o método variacional, mostramos que o efeito da mobilidade do buraco de valência no estado fundamental do tríon pode ser representado por uma interação adicional entre os elétrons. Esta nova interação modifica a correlação eletrônica e tende a diminuir a energia de ligação do complexo. Por outra parte, o estudo dos estados eletrônicos do gás de elétrons 2D foi feito na aproximação de campo médio (Hartree e funcional da densidade local) em um sistema finito. Calculamos o espectro de absorção óptica usando um modelo de um partícula que permite a inclusão dos efeitos da interação eletrônica e do recúo do buraco / Abstract: In this work we study the combined effect of the electron-electron interaction and the valence-hole mobility on the electronic states and optical absorption in low dimensional electron doped semiconducting systems. We model two different systems : i) self-assembled quantum dots, and ii) two-dimensional systems. In the first case we calculate the optical absorption using exact diagnalization techniques to calculate the final electronic states in the presence of the valence-hole. Our results show that the combined effect of interactions and hole recoil originate a complex absorption spectrum with clear signatures of the number of electrons charging the dot. On the case of two-dimensional systems we focused in two specific problems: i) the ground state of a complex having two electrons and a valence hole (trion), and ii) the electronic states of a two-dimensional electron gas. Using exact diagonalization techniques and a variational method we show that the effect of the valence-hole mobility may be considered as an additional interaction among electrons. This new interaction modifies the electronic correlation and tends to decrease the binding energy of the complex. On the other side, the study of the electronic states of the two-dimensional electron gas was performed within a mean-field approximation (Hartree and local density functional) on a finite system. We calculate the absorption spectrum using a single-particle model that allows us to include the effect of electronic interactions and hole recoil / Doutorado / Física / Doutor em Ciências