Orientador: Eduardo Granado Monteiro da Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-20T17:01:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kaneko_UlissesFerreira_M.pdf: 2619088 bytes, checksum: c36f7ad5b21c5415a6efa7e4b72e4bb3 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Essa dissertação de Mestrado descreve medidas de Espectroscopia Raman realizadas em dois sistemas de perovskitas, Sr2CrReO6 e Ba1-xLaxTi0,5Mn0,5O3. Na perovskita Sr2CrReO6 dupla foram feitas medidas em um intervalo de temperaturas entre 30 K e 700 K. Foi observado um endurecimento anômalo e recorde do modo de respiração dos octaedros de oxigênio sobre os metais de transição abaixo da temperatura de ordenamento ferrimagnético dos spins de Cr e Re, Tc~600K. Tal fenômeno é explicado em termos de uma nova excitação coletiva à qual atribuímos o nome de ¿spin-elétron-fônon¿. No sistema Ba1-xLaxTi0,5Mn0,5O3 é feita uma série de medidas para x=0.0, 0.2, 0.3, 0.4 e 0.5. Para cada valor de x foi variada a temperatura de 30 K até 300 K e o mostramos que a mudança de temperatura não induz nenhuma transição de fase estrutural. No entanto, o espectro Raman mostra uma evolução em função de x que é interpretada como uma transição de fase causada por um aumento da desordem ocupacional nos sítios de Ti e Mn induzida pela dopagem de La / Abstract: This Master¿s thesis describes Raman spectroscopy measurements performed on two perovskitas systems, Sr2CrReO6 and Ba1-xLaxTi0,5Mn0,5O3. In the double perovskite Sr2CrReO6 Raman spectra were measured as a function of temperature in the range from 30 K to 700 K. A record-high anomalous hardening at the frequency of breathing mode of the oxygen octaedra over the transition-metals ions was observed below the ferrimagnetic ordering temperature of the Cr and Re spins. This phenomenon is explained in terms of a new collective excitation which we term \\\"spin-electronphonon\\\". In the system Ba1-xLaxTi0,5Mn0,5O3 a series of Raman spectra was measured for x = 0.0; 0.2; 0.3; 0.4 and 0.5. For each composition the temperature was varied from 30 K to 300 K and we showed that, at least in the studied range temperature variation does not induce any structural transition. However, the Raman spectrum shows an evolution with x which is interpreted as a phase transition caused by increase in occupational disorder in the Ti and Mn sites induced by La dopping / Mestrado / Física / Mestre em Física

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-06-07T21:13:51Z No. of bitstreams: 1 FlavioMouraSilva.pdf: 12265404 bytes, checksum: 15367785bb1dabbe1c0f6398c05ce1c2 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-07T21:13:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FlavioMouraSilva.pdf: 12265404 bytes, checksum: 15367785bb1dabbe1c0f6398c05ce1c2 (MD5) Previous issue date: 2016-08-31 / Fundação de Amparo à Pesquisa e ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Maranhão (FAPEMA) / In this study we investigated the hexaferrites type Y Ba2(Mg1-xCox)2Fe12O22 (x = 0; 0.2; 0.4; 0.6; 0.8 and 1), Ba2Zn2Fe12O22 (Zn2Y) and type M BaFe12O19 (BaM). The experimental techniques used were the X-ray diffraction, XANES (X-ray Absorption Near Edge Structure), XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy), Specular Reflectance IR Spectroscopy, Raman Spectroscopy, Magnetometry and Impedance Spectroscopy. The investigated samples were synthesized by ceramic conventional method. The results of X – ray diffraction confirmed to obtain the desired phase with a small amount of subphases, except for BaM did not show traces of impurities or subphases. XANES and XPS measurements indicated a predominance of 3+ valence for Fe ion and the presence of the 2+ and 3+ oxidation states to Co ions in the samples containing cobalt. As for measures of Raman spectroscopy and reflectance speculate at room temperature it was possible to classify the main bands, qualitatively, making a comparison of the spectra measured with ferrites spectra reported in the literature. From this analysis it was possible associate the high-frequency bands (560-700 cm -1) and low frequency bands (<130 cm-1) with vibration tetrahedra (Mg, Co and Zn)O4 and Ba-O, respectively. As for the system Ba2(Mg1-xCox)2Fe12O22, the specular reflectance spectra and X-ray diffraction patterns showed no appreciable change with magnesium substitution by cobalt, showing no change of space group in the samples due to this substitution. Analysis of the Raman spectra of this system showed that the bands shift to low frequency regions as it grows cobalt content in the structure and new bands at 623 cm-1 and 459 cm-1 appear, which are due to vibration Co-O bonds. Anomalies were observed in the phonon parameters (frequency, width and intensity) in Raman spectroscopy measurements at high and low temperatures in Ba2Mg2Fe12O22 (Mg2Y) samples, Ba2Zn2Fe12O22 (Zn2Y) and BaFe12O19 (BaM) at temperatures where they exhibit magnetic phase transitions. With the aid of additional magnetic measurements, we analyze these results in terms of the spin-phonon coupling. Furthermore, the observation of spin-phonon coupling in the low temperature on Mg2Y suggested magnetostriction as magnetoelectricity mechanism for this material. The electrical measurements on Mg2Y showed that the relaxation process is due to conductive mechanisms being thermally activated and showed grain and grain boundary contributions to the impedance of the sample. / Neste trabalho foram investigadas as hexaferritas tipo Y Ba2(Mg1-xCox)2Fe12O22 (x=0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 e 1), Ba2Zn2Fe12O22 (Zn2Y) e tipo M BaFe12O19 (BaM). As técnicas experimentais utilizadas foram a Difração de raios X, XANES (X-ray Absortion Near Edge Structure), XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy), Espectroscopia no Infravermelho por Refletância Especular, Espectroscopia Raman, Magnetometria e Espectroscopia de Impedância. As amostras investigadas foram sintetizadas por método convencional cerâmico. Os resultados de difração de raios X confirmaram a obtenção das fases pretendidas com uma pequena quantidade de subfases, exceto para BaM que não apresentou traços de impurezas ou subfases. Medidas XANES e XPS indicaram uma redominância a valência 3+ para o Íon Fe e a presença dos estados de oxidação 2+ e 3+ para os Íons Co nas amostras que contém cobalto. Quanto ¾s medidas de Espectroscopia Raman e Refletância Especular ¾ temperatura ambiente foi possível classificar a principais bandas, de forma qualitativa, fazendo um comparativo dos espectros medidos com os espectros de ferritas reportados na literatura. Dessa análise foi possível associar as bandas de alta frequência (560-700 cm-1) e as bandas de baixa frequência (<130 cm-1) ¾s vibrações de tetraedros (Mg, Co e Zn)O4 e de Ba-O, respectivamente. Quanto ao sistema Ba2(Mg1-xCox)2Fe12O22, os espectros de refletância especular e padrões de difração de raios X não apresentaram mudanças apreciáveis com a substituição de magnésio por cobalto, mostrando que não há mudança de grupo espacial nas amostras devido a essa substituição. A análise dos espectros Raman desse sistema, mostrou que as bandas se deslocam para regiões de baixa frequência ¾ medida que cresce o teor de cobalto na estrutura e que novas bandas em 623 cm-1 e 459 cm-1 surgem, sendo estas devido ¾ vibração de ligações Co-O. Foram observadas anomalias nos parâmetros de fônons (frequência largura e intensidade) nas medidas de espectroscopia Raman em altas e baixas temperaturas nas amostras Ba2Mg2Fe12O22 (Mg2Y), Ba2Zn2Fe12O22 (Zn2Y) e BaFe12O19 (BaM) em temperaturas nas quais estas exibem transições de fase magnética. Com o auxílio de medidas magnéticas complementares, analisamos tais resultados em termos do acoplamento spin-fônon. Além disso, a observação do acoplamento spin-fônons em baixa temperatura na Mg2Y sugeriu a magnetostrição como mecanismo de magnetoeletricidade para este material. As medidas elétricas na Mg2Y mostraram que o processo de relaxação se deve a mecanismos condutivos termicamente ativados e revelaram contribuições de grão e contorno de grão para a impedância da amostra.

Nesta dissertação, tratamos do espalhamento de partículas (elétrons e éxcitons) em sistemas nos quais o potencial espalhador está acoplado a modos vibracionais. Os efeitos do acoplamento, no espalhamento das partículas, são estudados em dois problemas particularmente interessantes, a saber: o tunelamento de elétrons em heterojunções e o espelhamento de excitações em sólidos. Em ambos há a possibilidade de ocorrência de espalhamento inelástico/ressonante assistido por fônons. Verifica-se que a interação com modos vibracionais induz o aparecimento de estruturas bastante peculiares nos coeficientes de transmissão e seções de choque. Tais estruturas decorrem da existência de espalhamento inelástico (abertura de novos canais) e de efeitos de interferência, construtiva destrutiva, característicos de sistemas nos quais se tem acoplamento entre um nível discreto e o contínuo. / In this work we consider the scattering of excitations in systems in which a local scatterer center is coupled to single vibrational mode. The effects of the coupling are studied in two particular systems, namely, the tunneling of electrons in heterojunctions and the scattering of excitations by impurities in solids. In both cases inelastic scattering is observed and peculiar structures in transmission amplitudes and cross sections are observed. Such structures are a direct consequence from the newly open scattering channels and from interference effects resulting from the coupling of the discret with the continuum.

Nesta dissertação, tratamos do espalhamento de partículas (elétrons e éxcitons) em sistemas nos quais o potencial espalhador está acoplado a modos vibracionais. Os efeitos do acoplamento, no espalhamento das partículas, são estudados em dois problemas particularmente interessantes, a saber: o tunelamento de elétrons em heterojunções e o espelhamento de excitações em sólidos. Em ambos há a possibilidade de ocorrência de espalhamento inelástico/ressonante assistido por fônons. Verifica-se que a interação com modos vibracionais induz o aparecimento de estruturas bastante peculiares nos coeficientes de transmissão e seções de choque. Tais estruturas decorrem da existência de espalhamento inelástico (abertura de novos canais) e de efeitos de interferência, construtiva destrutiva, característicos de sistemas nos quais se tem acoplamento entre um nível discreto e o contínuo. / In this work we consider the scattering of excitations in systems in which a local scatterer center is coupled to single vibrational mode. The effects of the coupling are studied in two particular systems, namely, the tunneling of electrons in heterojunctions and the scattering of excitations by impurities in solids. In both cases inelastic scattering is observed and peculiar structures in transmission amplitudes and cross sections are observed. Such structures are a direct consequence from the newly open scattering channels and from interference effects resulting from the coupling of the discret with the continuum.

Orientador: Eduardo Granado Monteiro da Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-31T21:58:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Maimone_DamarisTartarotti_M.pdf: 16410863 bytes, checksum: e2b11832e16df32d41492b82c0b5768d (MD5) Previous issue date: 2016 / Resumo: Os antiferromagnetos de baixa dimensionalidade CuSb2O6 e CoSb2O6 foram investigados com espectroscopia Raman polarizada. Foram obtidas informações sobre as propriedades mag- néticas intrigantes e configurações orbitais. Pode-se fazer a atribuição dos modos fonônicos na fase alta simetria tetragonal para ambos compostos. Para o CuSb2O6, uma transição estrutural a TS = 397(3) K manifesta-se através da observação de um novo modo fonônico em ? 670 cm?1 e por uma grande anomalia na frequência do modo em ? 640 cm?1 na fase de baixa simetria monoclínica, evidenciando uma hibridização aumentada das cadeias lineares de Cu-O-O-Cu como resultado de ordenamento orbital dos elétrons 3d do Cu abaixo de TS. Foi observada uma pronunciada forma de linha assimétrica Fano e comportamentos anômalos para a frequência e largura de linha como função da temperatura para o modo A1g em ? 515 cm?1 para o composto CuSb2O6, indicando um forte acoplamento deste modo com excitações eletrônicas (possivelmente orbitais). Finalmente, ambos os compostos apresentam anomalias de frequência na maioria dos fônons abaixo de ? 100 K que foram interpretados em termos de acoplamento spin-fônon, produzindo informações pertinentes sobre as correlações de curto alcance de baixa dimensionalidade spin-spin. Demonstrou-se, portanto, que espectroscopia Raman fonônica é uma ferramenta valiosa para investigar magnetos de baixa-dimensionalidade / Abstract: The low-dimensional antiferromagnets CuSb2O6 and CoSb2O6 were investigated by polarized phonon Raman spectroscopy, providing insights into their intriguing magnetic properties and orbital configurations. An assignment of the observed phonon modes in the high-symmetry tetragonal phase was performed for both compounds. For CuSb2O6, a structural transition at TS = 397(3) K is manifested by the observation of a new phonon mode at ? 670 cm?1 and by a large frequency anomaly of a mode at ? 640 cm?1 in the low-symmetry monoclinic phase, evidencing an enhanced hybridization of the Cu-O-O-Cu linear chains as a result of orbital ordering of Cu 3d electrons below TS. Pronounced asymmetric Fano lineshape and anomalous frequency and linewidth behavior with temperature were observed for the ? 515 cm?1 A1g mode for CuSb2O6, indicating a strong coupling of this mode with electronic (possibly orbital) excitations. Finally, both compounds show frequency anomalies in most phonons below ? 100 K that were interpreted in terms of the spin-phonon coupling, yielding relevant informa- tion on the low-dimensional short-range spin-spin correlations. Phonon Raman spectroscopy is therefore demonstrated to be a valuable tool to investigate low-dimensional magnets / Mestrado / Física / Mestra em Física / 132659/2015-8 / CNPQ

Com o rápido avanço das técnicas experimentais observado nas últimas décadas, a fabricação de sistemas nanoestruturados se tornou uma realidade. Nessa escala de grandeza, as interações entre elétrons e vibrações nucleares têm um papel importante no transporte eletrônico, podendo causar a perda de coerência de fase dos elétrons, a abertura de novos canais de condução e a supressão de canais puramente elásticos. Neste trabalho, o problema do transporte eletrônico em escala nanométrica foi tratado considerando as interações elétron-fônon, o que resultou na implementação de ferramentas computacionais para simulação realística de materiais. O transporte eletrônico foi abordado por meio do formalismo das Funções de Green Fora do Equilíbrio, onde as interações elétron-fônon foram tratadas por diferentes modelos. Para considerar o efeito dessas interações no transporte, é necessário, em princípio, incluir um termo de autoenergia de espalhamento na Hamiltoniana do sistema. Contudo, a forma exata dessa autoenergia é desconhecida e aproximações são necessárias. O primeiro efeito da interação elétron-fônon estudado foi a perda de coerência de fase, o que foi abordado pelo modelo fenomenológico das sondas de Büttiker [1]. Foram realizadas duas implementações diferentes deste modelo, a primeira na forma usual, onde se considera uma aproximação elástica para o cálculo da corrente, e a segunda por meio de uma nova proposta sem a aproximação elástica. Entretanto, como a autoenergia de interação utilizada não contém informação a respeito da estrutura dos fônons, o modelo produz somente um alargamento do canal de condutância, simulando apenas o efeito de perda de coerência de fase dos elétrons devido à interação com fônons do material. Para poder incluir as informações sobre a estrutura dos fônons, foi desenvolvido o programa PhOnonS ITeratIVE VIBRATIONS, para o cálculo das frequências e dos modos vibracionais de materiais e para calcular a matriz de acoplamento elétron-fônon, a partir de métodos de primeiros princípios. No cálculo da matriz de acoplamento elétron-fônon, além da implementação do código algumas intervenções foram realizadas no programa SIESTA [2,3] (uma implementação da Teoria do Funcional da Densidade). Outra abordagem para a interação elétron-fônon consiste em expandir a autoenergia de interação perturbativamente em diagramas de Feynman até a primeira ordem, o que é convencionalmente chamado de primeira aproximação de Born. Essa aproximação, assim como a sua versão autoconsistente, no qual uma classe mais ampla de diagramas é considerada, foram incorporadas ao programa SMEAGOL [4], um código de transporte eletrônico ab initio baseado na combinação DFT-NEGF e que utiliza como plataforma do cálculo da estrutura eletrônica o código SIESTA. Essas implementações, em conjunto com diversas mudanças realizadas no código SMEAGOL, deram origem ao programa Inelastic SMEAGOL para cálculos de transporte inelástico ab initio. Nessa busca por uma descrição mais realista dos dispositivos eletrônicos, outro aspecto que deve ser considerado é o fato de que os dispositivos muitas vezes podem alcançar escalas de comprimento da ordem de 100 nm com um grande número de defeitos aleatoriamente distribuídos, o que pode levar a um novo regime fundamental de transporte, a saber, o de localização de Anderson [5]. Neste trabalho, foi desenvolvido o programa Inelastic DISORDER, que permite calcular, por primeiros princípios, as propriedades de transporte elástico e inelástico de sistemas com dezenas de milhares de átomos com um grande número de defeitos posicionados aleatoriamente. O método combina cálculos de estrutura eletrônica via DFT com o formalismo NEGF para o transporte, onde as interações elétron-fônon são incluídas por meio de teoria de perturbação com relação à matriz de acoplamento elétron-fônon (Lowest Order Expansion). O método desenvolvido foi aplicado ao estudo de nanofitas de grafeno com impurezas hidroxílicas. Observou-se que, ao incluir a interação elétron-fônon, as propriedades de transporte sofrem mudanças significativas, indicando que estas interações podem influenciar nos efeitos de localização por desordem. [1] M. Büttiker. Phys. Rev. B 33(5), 30203026 (1986). [2] E. Artacho, D. Sánchez-Portal, P. Ordejón, A. García e J. M. Soler. Phys. Stat. Sol. (b) 215, 809817 (1999). [3] J. M. Soler, E. Artacho, J. D. Gale, A. García, J. Junquera, P. Ordejón e D. Sánchez- Portal. J. Phys. Cond. Mat. 14, 27452779 (2002). [4] A. R. Rocha, V. M. García-Suárez, S. W. Bailey, C. J. Lambert, J. Ferrer e S. Sanvito. Phys. Rev. B 73, 085414 (2006). [5] P. W. Anderson. Phys. Rev. 109, 1492 (1958). / With the fast improvement of experimental techniques over the past decades, the synthesis of nanoscale systems has become a reality. At this length scales, the interaction between electrons and ionic vibrations plays an important role in electronic transport, and may cause the loss of the electron\'s phase coherence, the opening of new conductance channels and the suppression of purely elastic ones. In this work the electronic transport problem at nanoscale was addressed considering the electron-phonon interactions, resulting on the development of computational tools for realistic simulations of materials. The electronic transport was approached with the Non-Equilibrium Green\'s Function formalism, where electron-phonon interactions were addressed by different models. To take into account the interaction\'s effects, one needs in principle to include a self-energy scattering term in the system Hamiltonian. Nevertheless, the exact form of this self-energy is unknown and approximations are required. The first effect from electron-phonon interactions dealt was the loss of phase coherence, which was approached by the Büttiker\'s probes phenomenological model [1]. Two different implementations of this model were performed, the first in the standard form, where an elastic approximation is considered in order to compute the current, and the second by a new method without the elastic approximation. However, since the interaction self-energy used doesn\'t contains any information about the phonon\'s structure, this model only produces a broadening at the conducting channels, simulating just the effect of loss of phase coherence from the electrons due to their interactions with the phonons. In order to be able to include information about the phonon\'s structure, the computational code PhOnonS ITeratIVE VIBRATIONS was developed, for calculating the frequencies and vibrational modes of the materials and to compute the electron-phonon coupling matrix, from first principles methods. In the calculation of the electron-phonon coupling matrix, besides the code implementation some changes were performed at the SIESTA program [2,3] (a Density Functional Theory implementation). Another approach for the electron-phonon interactions consists of expanding the interaction self-energy perturbatively in Feynman diagrams until the first order, what is conventionally called the first Born approximation. This approximation, together with its self-consistent version, where a wider class of diagrams are regarded, have been incorporated into the SMEAGOL program [4], an ab initio electronic transport code based on the combination DFT-NEGF which uses the SIESTA code as a platform for electronic structure calculations. The implementations, together with many changes performed on SMEAGOL code, gave rise to the Inelastic SMEAGOL program for inelastic ab initio transport calculations. In this search for a more realistic description of electronic devices, another feature that should be taken into account is the fact that these devices most often can reach the 100 nm length scale with a large number of randomly distributed defects, which can lead to a fundamentally new transport regime, namely the Anderson localization regime [5]. In this work, the program Inelastic DISORDER was developed, which allows one to compute, by first principles, the elastic and inelastic transport properties from systems with tens of thousands of atoms with a large number of randomly positioned defects. The method combines electronic structure calculations via DFT with the NEGF formalism for transport, where the electron-phonon interactions are included with perturbation theory on the electron-phonon coupling matrix (Lowest Order Expansion). The developed method was applied to the study of graphene nanoribbons with joint attachment of hydroxyl impurities. It was observed that, by including the electron-phonon interaction, the transport properties experience significant changes, indicating that these interactions can influence the effects of localization by disorder. [1] M. Büttiker. Phys. Rev. B 33(5), 30203026 (1986). [2] E. Artacho, D. Sánchez-Portal, P. Ordejón, A. García, and J. M. Soler. Phys. Stat. Sol. (b) 215, 809817 (1999). [3] J. M. Soler, E. Artacho, J. D. Gale, A. García, J. Junquera, P. Ordejón, and D. Sánchez- Portal. J. Phys. Cond. Mat. 14, 27452779 (2002). [4] A. R. Rocha, V. M. García-Suárez, S. W. Bailey, C. J. Lambert, J. Ferrer, and S. Sanvito. Phys. Rev. B 73, 085414 (2006). [5] P. W. Anderson. Phys. Rev. 109, 1492 (1958).

O objetivo deste trabalho é examinar os efeitos causados pela interação elétron-fônon em pontos quânticos semicondutores polares. Primeiramente, nós apresentamos cálculos detalhados da taxa de espalhamento e do tempo de relaxação eletrônico em pontos quânticos simples (Single Quantum Dot - SQD) e em dois pontos quânticos acoplados (Coupled Quantum Dots - CQDs) devido à interação entre o elétron e os fônons longitudinais acústicos (LA) na presença e na ausência de campos externos, magnético ou elétrico. O regime de energia usado no cálculo do espalhamento eletrônico foi escolhido de forma que os fônons LA dominam o processo de espalhamento. Nós verificamos que na ausência de campo externo, a taxa de espalhamento do elétron por fônons LA entre dois níveis específicos é essencialmente determinada pela diferença de energia entre estes dois níveis. Observamos que um campo magnético modula fortemente a taxa de espalhamento. Verificamos que o processo de relaxação via multicanais desempenha um papel essencial no mecanismo de relaxação do elétron de estados excitados para o estado fundamental. Um campo magnético externo aumenta ainda mais a relaxação através de transições indiretas. Também fizemos um estudo teórico dos efeitos da interação elétron-fônons longitudinais ópticos (LO) em dois pontos quânticos acoplados compostos de InAs/AlInAs. Fizemos cálculos para o polaron ressonante num regime onde a energia de confinamento do elétron é comparável a energia do fônon L0 utilizando o formalismo da função de Green e teoria de perturbação considerando temperatura zero e finita. Observamos uma renormalização do estado fundamental obtida devido a absorção de fônons virtuais para uma temperatura T > O. Discutimos os efeitos do tunelamento entre os pontos quânticos e a sua influência nas propriedades eletrônicas e analisamos o espectro de absorção óptica neste sistema. Verificamos modificações nos orbitais eletrônicos como resultado direto do tunelamento assistido por fônons. Finalmente, avaliamos os efeitos da interação elétron-fônons L0 na densidade de estados do elétron confinado em pontos quânticos utilizando dois modelos distintos: Um modelo não-perturbativo e o formalismo da função de Green. Estudamos cada método separadamente e avaliamos a densidade de estados como função da temperatura e do confinamento lateral. Consideramos um sistema com apenas dois níveis eletrônicos de energia e comparamos os dois métodos avaliando as suas diferenças básicas. Utilizando o método não-perturbativo fizemos cálculos da densidade de estados para um regime de acoplamento forte entre o elétron e os fônons LO / The purpose of this work is to study effects of electron-phonons interactions in polar semiconductor quantum dots. Firstly, we present a detailed calculation on the electron-LA-phonon scattering rates and electron relaxation processes in single and coupled quantum dots in the absence and in the presence of external magnetic or electric fields. In the absence of external field, interplay among the effective confinement lengths in different directions as well as the phonon wavelength leads to a strong oscillation of the LA-phonon scattering rate between two levels. In other words, the scattering depends strongly on the geometry and confinement potential of the quantum dot. An external magnetic field also strongly modulates the scattering rate in severa1 orders of magnitude. The magnetic field induced effects are very similar in single quantum dot (SQD) and coupled quantum dots (CQDs) where the effective confinement strength in the x-direction affects strongly the scattering rate. However, we find that the multiple relaxation process plays an essential role for electron relaxing from the excited states to ground state both in single and coupled quantum dots. Including all possible relaxation channels, an external magnetic field enhances the relaxation through indirect transitions. Secondly, we present a theoretical study on the effects of electron-LO-phonon interaction in two coupled stacked InAs/InAIAs quantum dots. The contribution of resonant and nonresonant electron-LO-phonon coupling to the polaron states are obtained in the framework of t he Green function formalism and the perturbation approach at zero and finite temperatures. Ground state renormalization is found due to virtual phonon absorption at T > O. Tunneling effects between the dots have been addressed and their influente on the electronic properties and optical absorption are analyzed. Topological modifications of electronic orbitals are found as a result of phonon-assisted tunneling. Finally, we investigate the effects of electron-LO-phonon interaction on the electron density of states in quantum dots using two distinct models. A non-perturbative model and the Green function formalism. Within the non-perturbative model, we consider only two electronic levels in a quantum dot interacting to LO-phonons. An exact solution is obtained for the polaron states and spectral function. We evaluate the density of states in the regime at zero and finite temperature for severa1 values of the lateral confinement. We compare the density of states obtained within the two models. Furthermore, we study the polaron effects in strong electron-LO-phonon coupling regime based on the non-perturbative model

In this work we study PhD in general transport properties of and quasi particles-energy particles in one-dimensional systems. We study various models and, through different techniques, we obtained a long spectrum of new results. We did a quick study in a ternary d-1 with electronic distribution site built from a stochastic process known by Ornstein-Uhlenbeck (or). Through exact diagonalizacão we calculate the optical absorption spectrum and distribution of spacing between n ´ levels for this ternary model. Overall, we demonstrated that ´ and can control the position of the absorption peaks by regulating the ternary distribution. In a second moment, we present the results obtained for systems with electronic Dynamics coupled to's vibrations. In this sense, we conducted three separate works: at first, we study the dynamics of an electron in a anarmônica in the presence of electron-interaction network. This anarmônica network was built using the formalism of Fermi-Pasta-Ulam with cubic potential. We made also use of the tight-binding approach to treat the electronic transport, and a classical formalism to describe the longitudinal vibrations. In our studies, electron-interaction network was considered such that the integral of transfer between the neighboring atoms ´ is dependent on the effective distance between neighboring atoms ´ (SuSchrieffer-approach model J. Heeger SSH). Our results suggest a kind of solitônico mode control on electronic Dynamics along the nonlinear network adopted. And, therefore, a kind of State electron moving soliton along the chain. This apparent mobility of electron pair-soliton shown with seemingly constant speed and can be a crucial ingredient in the transport of loads in non-linear chains. In our second approach we investigate the dynamics of electronic State moving in a DNA chain containing N bases, in what we consider beyond the DNA intrinsic disorder distribution, the effect of the vibrations of the DNA. Again, the term electron network was considered such that the electronic hopping energy could depend on the effective distance between the nearest DNA bases. The main results obtained show that the electron-Phonon coupling can transpose the location of Anderson, promoting the emergence of a dynamic sub-difusiva to long. In our work, verificamos also played the role of Atomic coupling type (for 1st gear one cas ˆ nicas, cu ´ Bamford or interac ¸ ' Morse type) within the context of electronic transport in the presence of electron-Phonon coupling. Another point which we investigated was the interaction with acoustic waves pumped throughout the network (an simplificada way to consider acu waves ´ sticas ´ also surface in calls from SAW or Surface Acoustic Waves). In a context we conducted a research on the magnetic dynamics of a magnon in Heisenberg ferromagnetic systems in presence of interactions magnon-fo non ˆ. Our results show that the propagation of spin wave follows a super-difusivo scheme for all values of intensity of magnon-coupling network considered. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho de doutorado estudamos em linhas gerais propriedades de transporte de energia, partículas e quasi-partículas em sistemas unidimensionais. Estudamos diversos modelos e, através de técnicas distintas, obtivemos um longo espectro de novos resultados. Fizemos um rápido estudo em uma cadeia eletrônica ternária 1-d com distribuição on-site construída a partir de um processo estocástico conhecido por Ornstein-Uhlenbeck (OU). Através de diagonalizacão exata calculamos o espectro de absorção ótica e a distribuição de espaçamentos entre n´níveis para este modelo ternário. De modo geral, demonstramos que ´e possível controlar a posição dos picos de absorção regulando a distribuição ternária. Em um segundo momento, apresentamos os resultados obtidos para sistemas com a dinâmica eletrônica acoplada a`s vibrações da rede. Neste sentido, realizamos três trabalhos distintos: a princípio, estudamos a dinâmica de um elétron em uma cadeia anarmônica na presença da interação elétron-rede. Esta rede anarmônica foi construída utilizando o formalismo de Fermi-Pasta-Ulam com o potencial cúbico. Fizemos uso também da aproximação tight-binding para tratar o transporte eletrônico, e um formalismo clássico para descrever as vibrações longitudinais. Em nossos estudos, a interação elétron-rede foi considerada de tal forma que a integral de transferência entre os ´átomos vizinhos seja dependente da distância efetiva entre os ´átomos vizinhos (modelo de aproximação SuSchrieffer-Heeger SSH). Nossos resultados sugerem um tipo de controle do modo solitônico sobre a dinâmica eletrônica ao longo da rede não-linear adotada. Indicando, portanto, um tipo de estado elétron-sóliton se movendo ao longo da cadeia. Esta aparente mobilidade do par elétron-sóliton se mostra com velocidade aparentemente constante e pode ser um ingrediente crucial no transporte de cargas em cadeias não-lineares. Em nossa segunda abordagem investigamos a dinâmica de um estado eletrônico se movendo em uma cadeia de DNA contendo N bases, em que consideramos além da distribuição de desordem DNA intrínseca, o efeito das vibrações do DNA. Novamente, o termo elétron-rede foi considerado de tal forma que a energia de hopping eletrônica pudesse depender da distância efetiva entre as bases mais próximas do DNA. Os principais resultados obtidos revelam que o acoplamento elétron-fônon pode transpor a localização de Anderson, promovendo o aparecimento de uma dinâmica sub-difusiva para tempos longos. Em nosso trabalho, verificamos também o papel do tipo de acoplamento atômico (for¸cas harmoˆnicas, cu´bicas ou interac¸˜ao tipo Morse) dentro do contexto do transporte eletrônico na presença de acoplamento elétron-fônon. Outro ponto que investigamos foi a interação com ondas acústicas bombeadas ao longo da rede (uma maneira simplificada de considerar ondas acu´sticas de superfície tamb´em chamadas de SAW ou Surface Acoustic Waves). Em um contexto magnético realizamos uma investigacão sobre a dinâmica de um magnon em sistemas ferromagnéticos de Heisenberg na presença de interações magnon-foˆnon. Nossos resultados apontam que a propagação da onda de spin segue um regime super-difusivo para todos os valores de intensidade de acoplamento magnon-rede considerados.

O objetivo deste trabalho é examinar os efeitos causados pela interação elétron-fônon em pontos quânticos semicondutores polares. Primeiramente, nós apresentamos cálculos detalhados da taxa de espalhamento e do tempo de relaxação eletrônico em pontos quânticos simples (Single Quantum Dot - SQD) e em dois pontos quânticos acoplados (Coupled Quantum Dots - CQDs) devido à interação entre o elétron e os fônons longitudinais acústicos (LA) na presença e na ausência de campos externos, magnético ou elétrico. O regime de energia usado no cálculo do espalhamento eletrônico foi escolhido de forma que os fônons LA dominam o processo de espalhamento. Nós verificamos que na ausência de campo externo, a taxa de espalhamento do elétron por fônons LA entre dois níveis específicos é essencialmente determinada pela diferença de energia entre estes dois níveis. Observamos que um campo magnético modula fortemente a taxa de espalhamento. Verificamos que o processo de relaxação via multicanais desempenha um papel essencial no mecanismo de relaxação do elétron de estados excitados para o estado fundamental. Um campo magnético externo aumenta ainda mais a relaxação através de transições indiretas. Também fizemos um estudo teórico dos efeitos da interação elétron-fônons longitudinais ópticos (LO) em dois pontos quânticos acoplados compostos de InAs/AlInAs. Fizemos cálculos para o polaron ressonante num regime onde a energia de confinamento do elétron é comparável a energia do fônon L0 utilizando o formalismo da função de Green e teoria de perturbação considerando temperatura zero e finita. Observamos uma renormalização do estado fundamental obtida devido a absorção de fônons virtuais para uma temperatura T > O. Discutimos os efeitos do tunelamento entre os pontos quânticos e a sua influência nas propriedades eletrônicas e analisamos o espectro de absorção óptica neste sistema. Verificamos modificações nos orbitais eletrônicos como resultado direto do tunelamento assistido por fônons. Finalmente, avaliamos os efeitos da interação elétron-fônons L0 na densidade de estados do elétron confinado em pontos quânticos utilizando dois modelos distintos: Um modelo não-perturbativo e o formalismo da função de Green. Estudamos cada método separadamente e avaliamos a densidade de estados como função da temperatura e do confinamento lateral. Consideramos um sistema com apenas dois níveis eletrônicos de energia e comparamos os dois métodos avaliando as suas diferenças básicas. Utilizando o método não-perturbativo fizemos cálculos da densidade de estados para um regime de acoplamento forte entre o elétron e os fônons LO / The purpose of this work is to study effects of electron-phonons interactions in polar semiconductor quantum dots. Firstly, we present a detailed calculation on the electron-LA-phonon scattering rates and electron relaxation processes in single and coupled quantum dots in the absence and in the presence of external magnetic or electric fields. In the absence of external field, interplay among the effective confinement lengths in different directions as well as the phonon wavelength leads to a strong oscillation of the LA-phonon scattering rate between two levels. In other words, the scattering depends strongly on the geometry and confinement potential of the quantum dot. An external magnetic field also strongly modulates the scattering rate in severa1 orders of magnitude. The magnetic field induced effects are very similar in single quantum dot (SQD) and coupled quantum dots (CQDs) where the effective confinement strength in the x-direction affects strongly the scattering rate. However, we find that the multiple relaxation process plays an essential role for electron relaxing from the excited states to ground state both in single and coupled quantum dots. Including all possible relaxation channels, an external magnetic field enhances the relaxation through indirect transitions. Secondly, we present a theoretical study on the effects of electron-LO-phonon interaction in two coupled stacked InAs/InAIAs quantum dots. The contribution of resonant and nonresonant electron-LO-phonon coupling to the polaron states are obtained in the framework of t he Green function formalism and the perturbation approach at zero and finite temperatures. Ground state renormalization is found due to virtual phonon absorption at T > O. Tunneling effects between the dots have been addressed and their influente on the electronic properties and optical absorption are analyzed. Topological modifications of electronic orbitals are found as a result of phonon-assisted tunneling. Finally, we investigate the effects of electron-LO-phonon interaction on the electron density of states in quantum dots using two distinct models. A non-perturbative model and the Green function formalism. Within the non-perturbative model, we consider only two electronic levels in a quantum dot interacting to LO-phonons. An exact solution is obtained for the polaron states and spectral function. We evaluate the density of states in the regime at zero and finite temperature for severa1 values of the lateral confinement. We compare the density of states obtained within the two models. Furthermore, we study the polaron effects in strong electron-LO-phonon coupling regime based on the non-perturbative model

Orientadores: Aurea Rosas Vasconcellos, Roberto Luzzi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-06T02:30:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AndradeNeto_AntonioVieirade_D.pdf: 580703 bytes, checksum: 8cd331112c8a9047f3815f8b9238e984 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Neste trabalho realizamos um estudo pormenorizado das propriedades ópticas de semicondutores polares de gap direto dopado tipo n.Em particular nos concentramos nos efeitos de muitos corpos (interação coulombiana)e na in .uência da interação elétron fônon LO (potencial de Fröhlich)sobre as propriedades ópticas do sistema. Para tanto,inicialmente,calculamos a função dielétrica longitudinal do sistema recorrendo ao elegante,prático e poderoso método das Funções de Green Termodinâmicas de Tempo Duplo. Obtivemos expressões analíticas para as partes real e imaginária da função dielétrica onde estão incorporados efeitos dinâmicos. Foi evidenciado o inter-relacionamento entre os efeitos coletivos ¿gerados pela interação coulombiana ¿e a interação polar.Isto se manifesta claramente nas expressões obtidas para a renormalização das energias de excitação bem como nas funções de relaxação dinâmicas associadas com os efeitos dissipativos no sistema.Tais características se mostram fundamentais para que os resultados numéricos,obtidos a partir da teoria,quando comparados com as curvas experimentais forneçam um muito bom acordo em posição e forma das bandas de espalhamento Raman por modos híbridos de plasmons-fônons LO e o espectros de re .etividade do GaN, inclusive é evidenciada e interpretada,uma banda anômala observada experimentalmente / Abstract: A detailed analysis of the in fluence of the polar and Coulomb interactions, and brief comments on impurities,on the optical properties of III-Nitrides is presented.Raman scattering by coupled plasmon-LO phonon modes is considered in particular.Numerical calculations are done in the case of n-doped GaN obtaining excellent agreement with the experimental data and,in the process,the explanation of certain observed so-called anomalies is done.A brief study of re .ectivity spectra is also included / Doutorado / Física da Matéria Condensada / Doutor em Ciências