BATISTA JÚNIOR, Francisco Florêncio. Propriedades de Transportes em Fios e Poços quânticos. 2009. 73 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Curso de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2009. / Submitted by francisco lima (admir@ufc.br) on 2014-02-12T13:23:49Z No. of bitstreams: 1 2009_dis_ffbatistajunior.pdf: 2130158 bytes, checksum: b1fb8a073525f92e04312329bc0c9f5a (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2014-02-28T21:37:54Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_dis_ffbatistajunior.pdf: 2130158 bytes, checksum: b1fb8a073525f92e04312329bc0c9f5a (MD5) / Made available in DSpace on 2014-02-28T21:37:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_dis_ffbatistajunior.pdf: 2130158 bytes, checksum: b1fb8a073525f92e04312329bc0c9f5a (MD5) Previous issue date: 2009 / Semiconductor materials are responsible for the large development in electronic industry, what made it possible the creation of new devices. The heterostructures gave a large impulse to the solid-state physics. Semiconductors study is nowadays concentrated in the low-dimensional systems, as quantum wells, quantum wires, quantum dots and quantum rings. In this work, we investigate the transport properties of heterostructured quantum wires of double barrier. We begin with calculation of radial confinement energy in a quantum wire InAs/InP of double barrier. We use a cylindrical model of wire with gradual and abrupt interfaces. Transmission coefficients are calculated. We study its behavior varying barriers width,distance between them and the wire radius. In the future, we will use these results to calculate electric current through the device. We also investigate transport properties of bidimensional systems with self-energy potential. We use heterostructures of Si/SiO2 and Si/HfO2. We solve Poisson’s equation with " depending on z, expanding the potential in a Fourier-Bessel series, finding the image potential of the barriers. We calculate the electric current through this potential in function of the applied voltage, varying temperature and the distance between the barriers. We also consider gradual interfaces for the simple barrier case. / Materiais semicondutores são os principais responsáveis pelo grande crescimento da indústria eletrônica e pelo surgimento de novas tecnologias. A criação de heteroestruturas possibilitou um grande impulso à física do estado sólido. Atualmente, o estudo de semicondutores está concentrado em sistemas de dimensionalidade reduzida, como os poços, fios, pontos e aneis quânticos. Neste trabalho, investigamos as propriedades de transporte em fios quânticos heteroestruturados de barreira dupla e em sistemas bidimensionais de barreira simples e dupla. Iniciamos com o cálculo da energia do confinamento radial no fio quântico InAs/InP de barreira dupla. Usamos um modelo de fio cilíndrico com e sem interfaces graduais. Calculamos as transmissões através das barreiras e estudamos o comportamento das mesmas variando a largura das barreiras, a distância entre elas e o raio do fio. Futuramente utilizaremos estes resultados para o cálculo da corrente elétrica através do dispositivo. Também investigamos as propriedades de transporte em sistemas bidimensionais com potencial de auto-energia. Utilizamos heteroestruturas formadas por Si/SiO2 e Si/HfO2. Sendo as constantes dielétricas dos óxidos diferentes do silício, resolvemos a equação de Poisson com " dependente de z. Expandimos o potencial em uma série de Fourier-Bessel, encontrando, por fim, o potencial imagem para as barreiras. Calculamos a corrente elétrica através deste potencial em função da voltagem, variando a temperatura, a distância entre as barreiras. Também levamos em conta as interfaces graduais para o caso de barreira simples.

Made available in DSpace on 2015-04-22T22:07:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Final EDVAM NUNES.pdf: 1326325 bytes, checksum: acb7b97b4ee56842693910dcde730c09 (MD5) Previous issue date: 2009-03-30 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas / We studied the dynamic properties of electrons in semiconductors heterostructure: barrier and quantum wells submitted to DC fields using the full Rashba-Dresselhaus Hamiltonian in E.F.A aproximation of the k · p method. The method used to calculate the electronic structure in quantum wells using the full spin-orbit Hamiltonian: Rashba-Dresselhaus is based on the thecnique of finite differences and in the method of inverse power. The dependent time Schroedinger equation is solved numerically using the time evolution operator, inside of the implicite outline of Cranck-Nicholson. We calculated the medium-displacements, tunneling probabilities and the polarizations spins too. / Estudamos as propriedades dinâmicas de elétrons em heteroestruturas semicondutoras: barreira e poços quânticos submetidos a campos elétricos DC usando o Hamiltoniano de Rashba e Dresselhaus na aproximação de massa efetiva do modelo k · p. O método utilizado para calcular a estrutura eletrônica em poços quânticos é o da potência inversa baseado na técnica de diferenças finitas. A equação de Schroedinger dependente do tempo é resolvida numericamente utilizando o operador evolução temporal dentro do esquema implícito de Cranck-Nicholson. Calculamos deslocamentos médios e probabilidade de transmissão de spins polarizados, bem como suas respectivas polarizações..

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-06-27T11:13:15Z No. of bitstreams: 1 leandrodecastroguarnieri.pdf: 14716199 bytes, checksum: d864ab0333d3140dd1b45ea0361a21d8 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-08-07T20:52:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 leandrodecastroguarnieri.pdf: 14716199 bytes, checksum: d864ab0333d3140dd1b45ea0361a21d8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-07T20:52:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 leandrodecastroguarnieri.pdf: 14716199 bytes, checksum: d864ab0333d3140dd1b45ea0361a21d8 (MD5) Previous issue date: 2011-08-19 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nesta tese, é feito um estudo teórico sobre as propriedades de transporte de elétrons e de emissão de um feixe coerente de fônons com frequências na faixa de terahetz, conhecido como saser, a partir de um dispositivo semicondutor de dimensões nano-métricas, formado por uma heteroestrutura de dupla barreira (HDB) e controlado por um potencial externo. O sistema é descrito por um hamiltoniano na aproximação de tight-binding no qual são incluídos as contribuições dos elétrons, dos fônons e das interações elétron-fônon e elétron-elétron. Para o estudo das propriedades de transporte eletrônico, utilizou-se do formalismo de Keldysh que considera, de forma direta, as interações de muitos corpos com a finalidade de reduzir uma corrente de elétrons fora do equilíbrio a uma que depende das funções Green retardadas que estão em equilíbrio termodinâmico a uma dada temperatura. Um procedimento conhecido como dizimação é empregado repetidamente ao longo deste trabalho para a obtenção das funções de Green retardadas. Para o estudo das propriedades de emissão dos fônons TA, são utilizadas as soluções das equações cinéticas que governam as populações dos elétrons nos dois primeiros níveis ressonantes e dos fônons dentro do poço. O perfil de energia potencial e a distribuição de cargas são calculados auto-consistentemente através de um sistema de equações no qual se inclui a equação de Poisson. Verificaram-se nos resultados as conhecidas regiões de instabilidade no início da emissão dos fônons LO e de biestabilidade no final do segundo pico da corrente. Uma análise sobre o comportamento destas regiões é feita através de mudanças nos parâmetros da HDB. A influência da temperatura sobre o saser também é estudada. A baixa temperatura, os resultados encontrados aqui coincidem com aqueles existentes na literatura. / In this thesis, we study theoretically the transport properties of electrons and emission of a coherent beam of TA phonons with terahetz frequencies, known as saser, from a semiconductor device of nanometric dimensions formed by a double barrier heterostructure and controlled by an external potential. The system is described by a Hamiltonian in the 'tight-binding' approximation in which the electrons, the phonons, the electron-phonon and the electron-electron interactions contributions are included. To study the electronic transport properties we use the Keldysh formalism, which directly considers the many body's interactions, to reduce the flow of electrons out of equilibrium to one that depends on the retarded Green functions that are in the thermodynamic equilibrium at a given temperature. A procedure known as decimation is used repeatedly throughout this work to find such retarded Green functions. To study the emission properties of the TA phonons, we solve the kinetic equations that govern the populations of electrons in the first two resonant levels and the phonons in the well. The potential profile and the charge distribution energy are calculated self-consistently, through a system of equations which includes the Poisson equation. We verify in our results the well known regions of instability at the beginning LO phonon emission and bistability at the end of the second peak current. We analyze the behavior of these regions through the change in the barriers thickness of the HDB. A study of the influence of temperature on saser is carried out in this work. At low temperatures, our results coincide with those in the literature.

Neste trabalho, foram estudados os modelos mais comuns para a descrição da corrente de escuro em fotodetectores baseados em poços quânticos (QWIPs). Foram também realizadas as alterações necessárias para tornar estes modelos independentes de ajustes experimentais, possibilitando assim a otimização dos dispositivos antes de sua fabricação. Estas simulações foram comparadas com os dados experimentais de amostras desenvolvidas em nosso laboratório para avaliar a qualidade do sistema de aquisição de curvas I x V recém-instalado, bem como dos dispositivos desenvolvidos. Analisando os resultados experimentais e teóricos, foi possível ainda identificar os diferentes regimes de transporte em cada temperatura e tensão aplicada. / In this work, we analyzed the most common models of the literature aiming to describe the dark current in quantum well based photodetectors (QWIPs), making the necessary changes to make them independent of experimental data, and enabling thus the optimization of the devices before they are fabricated. These simulations were compared to experimental data of sample grown in our laboratory to evaluate the quality of the I-V curve acquisition system recently installed, as well as the performance of the new devices being produced. By analyzing the experimental and theoretical results, it was still possible to identify the different transport regimes at each temperature and applied voltage.

Neste trabalho estudamos as estruturas e as mobilidades eletrônicas em um sistema quase-bidimensional de poços quânticos parabólicos de AlxGa1-xAs dopados. Obtemos as auto-energias, as funções de onda e os perfis dos potencias de confinamento efetivo no sistema, através das soluções numéricas das equações de Schrödinger e de Poisson de forma autoconsistente. Em particular, estudamos as mobilidades quânticas e de transporte nestes sistemas. Devido a ocupação de várias subbandas nestes sistemas, as contribuições dos espalhamentos inter-subbandas para as mobilidades têm a mesma importância que os espalhamentos intra-subbandas. Obtemos as mobilidades de cada subbanda devido aos espalhamentos por impurezas doadoras e aceitadoras ionizadas e por potencial de liga. Analisamos os efeitos das distribuições de doadores dopados, de aceitadores de fundo e do potencial de gate externo / In this work we study the electronic structure and electron mobilities in doped wide parabolic quantum wells of AlxGa1-xAs. The subband energies, the wavefunctions, and the effective confining potential profile are obtained by studying selfconsistently the coupled Schrödinger and Poisson equations. Based on the numerical results of the electronic structure, we calculate the quantum and transport mobilities of the system. Usually several subbands are occupied in such systems and they are strongly coupled to each other, the intersubband interaction shows the same importance as the intrasubband one to the electronic transport. We study and analyze the electron mobility of each subband due to the ionized donor scattering and the alloy scattering. We also show the effect of ionized background acceptor impurity scattering

Neste trabalho, foram estudados os modelos mais comuns para a descrição da corrente de escuro em fotodetectores baseados em poços quânticos (QWIPs). Foram também realizadas as alterações necessárias para tornar estes modelos independentes de ajustes experimentais, possibilitando assim a otimização dos dispositivos antes de sua fabricação. Estas simulações foram comparadas com os dados experimentais de amostras desenvolvidas em nosso laboratório para avaliar a qualidade do sistema de aquisição de curvas I x V recém-instalado, bem como dos dispositivos desenvolvidos. Analisando os resultados experimentais e teóricos, foi possível ainda identificar os diferentes regimes de transporte em cada temperatura e tensão aplicada. / In this work, we analyzed the most common models of the literature aiming to describe the dark current in quantum well based photodetectors (QWIPs), making the necessary changes to make them independent of experimental data, and enabling thus the optimization of the devices before they are fabricated. These simulations were compared to experimental data of sample grown in our laboratory to evaluate the quality of the I-V curve acquisition system recently installed, as well as the performance of the new devices being produced. By analyzing the experimental and theoretical results, it was still possible to identify the different transport regimes at each temperature and applied voltage.

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

Submitted by JONATAS DA SILVA CAVALCANTE null (jonatasunesp@hotmail.com.br) on 2016-05-30T18:25:16Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_CAVALCANTE, J. S..pdf: 2922725 bytes, checksum: 28bbd38e0e0a062b2c9458d85fbf5f58 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-05-31T16:41:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 cavalcante_js_me_bauru.pdf: 2922725 bytes, checksum: 28bbd38e0e0a062b2c9458d85fbf5f58 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-31T16:41:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 cavalcante_js_me_bauru.pdf: 2922725 bytes, checksum: 28bbd38e0e0a062b2c9458d85fbf5f58 (MD5) Previous issue date: 2016-03-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho investiga as propriedades ópticas de um sistema semicondutor que tem alto potencial para aplicação em optoeletrônica. As amostras estudadas são baseadas no sistema InxGa1-xAs0,984N0,016/GaAs, a concentração x de índio encontra-se na faixa de 0,26 a 0,43 e foram crescidas nas temperaturas de 400°C e 430°C e, passaram por tratamento térmico, a temperatura de 720 °C, durante o tempo de 30 min. Em ambas amostras a espessura do poço é de 6,5 nm. A técnica utilizada na investigação é a fotoluminescência, que permite analisar o comportamento de portadores em diferentes faixas de temperatura e regimes de excitação, para caracterizar a qualidade estrutural das amostras. No estudo procuramos compreender o comportamento das emissões ópticas analisando a largura de linha a meia altura (FWHM) da emissão, a variação do band gap com a temperatura e a localização e ativação térmica dos portadores de carga. / This work investigates the optical properties of a semiconductor system which has high potential for application in optoelectronics. The samples studied are based on InxGa1-xAs0,984N0,016 / GaAs system, the indium concentration x is in the range from 0.26 to 0.43, and were grown at temperatures of 400 °C and 430 °C and received thermal treatment, at 720 oC, during 30 minutes. In both samples the well thickness is 6.5 nm. The technique used in the investigation is the photoluminescence, which allows to analyze the behavior of carriers in different temperature ranges and excitation regimes, in order to characterize the structural quality of the samples. In the study we sought to understand the behavior of the optical emissions by analyzing the full width at half-maximum (FWHM) of the emission line, the variation of the band gap with temperature and the trapping and thermal activation of charge carriers.

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

Neste trabalho estudamos as estruturas e as mobilidades eletrônicas em um sistema quase-bidimensional de poços quânticos parabólicos de AlxGa1-xAs dopados. Obtemos as auto-energias, as funções de onda e os perfis dos potencias de confinamento efetivo no sistema, através das soluções numéricas das equações de Schrödinger e de Poisson de forma autoconsistente. Em particular, estudamos as mobilidades quânticas e de transporte nestes sistemas. Devido a ocupação de várias subbandas nestes sistemas, as contribuições dos espalhamentos inter-subbandas para as mobilidades têm a mesma importância que os espalhamentos intra-subbandas. Obtemos as mobilidades de cada subbanda devido aos espalhamentos por impurezas doadoras e aceitadoras ionizadas e por potencial de liga. Analisamos os efeitos das distribuições de doadores dopados, de aceitadores de fundo e do potencial de gate externo / In this work we study the electronic structure and electron mobilities in doped wide parabolic quantum wells of AlxGa1-xAs. The subband energies, the wavefunctions, and the effective confining potential profile are obtained by studying selfconsistently the coupled Schrödinger and Poisson equations. Based on the numerical results of the electronic structure, we calculate the quantum and transport mobilities of the system. Usually several subbands are occupied in such systems and they are strongly coupled to each other, the intersubband interaction shows the same importance as the intrasubband one to the electronic transport. We study and analyze the electron mobility of each subband due to the ionized donor scattering and the alloy scattering. We also show the effect of ionized background acceptor impurity scattering