Orientador: Fernando Iikawa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica "Gleb Wataghin" / Made available in DSpace on 2018-08-02T02:53:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tudury_HeloisaAndradedePaula_M.pdf: 2460328 bytes, checksum: a3be30d81a490ff71b29d80aaf37993f (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo:Estudamos a transição de gap direto-indireto em poços quânticos de dopagem modulada de camadas tensionadas de In1-xG axAs/InP. As amostras analisadas foram crescidas por LP-MOCVD. Os poços quânticos têm largura de 6 nm com concentrações de gálio entre x = 0.47 e 0.60. O objetivo da dissertação foi analisar a evolução da estrutura de banda em função da concentração de Ga por medidas ópticas. Realizamos medidas de fotoluminescência com a temperatura da amostra variando entre 2 e 100 K. Observamos que a forma de linha de fotoluminescência é bastante sensível à composição de Ga na liga. Cálculos teóricos baseados no hamiltoniano de Luttinger-Kohn explicam qualitativamente esse comportamento dos espectros, mostrando que realmente há influência da estrutura de bandas nos mesmos. Nos dados experimentais também observamos efeitos de localização possivelmente provenientes da flutuação do potencial da liga, rugosidade das interfaces e defeitos criados pela presença da tensão intrínseca. Realizamos também medidas de fotoluminescencia na presença de uma pressão biaxial externa, utilizando uma célula de pressão baseada na deformação de placa construída em nossos laboratórios, para verificar se o comportamento observado nos espectros de fotoluminescência em diferentes amostras é realmente devido a mudança na estrutura de banda. Os espectros de fotoluminescência medidos na presença de pressão externa mostram realmente as mesmas características - variação na forma da linha de emissão - atribuídas a mudança de gap direto para indireto à medida que aumenta a pressão externa, efeito equivalente àquele decorrente do aumento da concentração do Ga em diferentes amostras. Isso fortalece a nossa interpretação de que o efeito da estrutura de bandas é um dos responsáveis pelo comportamento apresentado nos espectros de fotoluminescência. Este trabalho abre a possibilidade de realizar estudos de efeitos dependentes da estrutura de bandas em poços quânticos aplicando pressão biaxial externa / Abstract:We have studied the direct-to-indirect gap transition in strained-layer modulation-doped In1-xGaxAs/InP quantum wells. The samples were grown by LP-MOCVD. The quantum wellthickness is 6 nm and their Ga content was varied from x = 0.47 to 0.60. Our purpose is to study the influence of Ga content variation on the band structure by optical measurements. Photoluminescence measurements were performed under temperatures varying from 2 to 100K. We have observed that the photoluminescence line shape is very sensitive to the Ga composition in the alloy. Theoretical calculations based on Luttinger-Kohn Hamiltonian explain qualitatively the behavior of the photoluminescence spectra, showing the influence of the valence band structure on them. Our experimental data also show localization effects, possibly arose from the alloy potential fluctuation, interfaces roughness and defects created due to the built-in strain. We also carried out photoluminescence measurements under an externally applied biaxial strain, using a pressure cell based on a plate bending method, in order to verify whether the behavior observed in photoluminescence spectra in different samples is due to the band structure effects. The photoluminescence spectra measured in the presence of an external strain show similar behavior to those observed when the Ga concentration is changed in different samples due to the changing the band structure from direct to indirect-gap. This result reinforces that the band-structure effect is responsible for the behavior observed in photoluminescence spectra. This work opens the possibility of further research on the band-structure dependent effects on quantum wells under externally applied biaxial strain / Mestrado / Física / Mestra em Física

Orientadores:Alcibiades Rigas e Pavel I. Etingof / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-03T14:05:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moura_AdrianoAdregade_D.pdf: 703067 bytes, checksum: d855f6d5b3cf742836b17cd716f46a33 (MD5) Previous issue date: 2003 / Doutorado / Doutor em Matemática

Orientador: Harry Westfahl Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-03T21:40:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CerroVergara_MayaPaola_M.pdf: 705314 bytes, checksum: 3d79a3792ed3d1f3325ba14c3b2a7391 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Na perspectiva da computação quântica, sistemas de dois níveis como o spin eletrônico e o spin do núcleo são vistos como os melhores candidatos para implementar os chamados quantum bits. Com o surgimento de pontos quânticos capazes de armazenar um único elétron a possibilidade do spin eletrônico ser usado com esse objetivo se acrescenta. Porém, uma das principais inquietudes está no tempo que leva o spin eletrônico em perder a coerência. De acordo com a teoria de sistemas dissipativos, decoerência pode ser causada pelo acoplamento com um reservatório. No caso do spin do elétron preso em um ponto quântico o reservatório é conformado pelos fônons da rede cristalina, e o acoplamento ocorre via acoplamento spin-órbita. Especificamente, em pontos quânticos "grandes" (cuja freqüência característica é muito menor que a freqüência dos modos ópticos) o reservatório é de fônons acústico. Já para o caso de pontos quânticos com freqüência próxima à freqüência dos fônons ópticos, o acoplamento elétron-fônon óptico é muito relevante nos processos de relaxação do elétron e portanto, a decoerência do spin estará muito ligada a este tipo de interação. Nós estudamos a decoerência em estes sistemas através de um modelo fenomenológico que parte do modelo Caldeira-Leggett, e como resultado encontramos tempos de decoerência da ordem de ms quando o banho é de fônons acústico e da ordem de µs na presença de fônons ópticos / Abstract:In the perspective of quantum computation, two levels systems are the best candidates to implement the so called quantum bits. In special, the possibility of growing quantum dots capable of storing one electron makes it plausible to use electronic spin for such devices. Nevertheless, one of the big concerns is the time the electron takes to lose coherence. In accordance with dissipative systems theory, decoherence can be caused by the coupling with a reservoir. In the case of electronic spin in a quantum dot the reservoir is conformed by the phonons of the crystalline lattice which interact with the electronic spin through spin-orbit coupling. In the special case of quantum dots whose characteristic frequency is less than the frequency of optical modes the reservoir is made of acoustic phonons. For quantum dots whose confinement frequency is close to the frequency of the optical phonons, the coupling is via electron-optical phonons. We study the decoherence in these systems using a phenomenological model, based on the Caldeira-Leggett model. As a result, we found decoherence times of ms for acoustic phonons bath and of µs in the presence of optical phonons / Mestrado / Física / Mestre em Física

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:07:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2005 / Neste trabalho, investigaram-se as propriedades das cadeias quânticas de spins de Heisenberg com topologia AB2 e interações competitivas (frustração) em T=0. Utilizou-se o modelo de rotores quânticos, com tratamento de campo médio. Numa primeira abordagem, considerou-se uma cadeia com a topologia AB2 onde cada sítio foi ocupado com um rotor quântico com q = 1/2, simulando o semi-preenchimento eletrônico. Para dois tipos de frustração estudados, não se obtiveram, de modo geral, resultados concordantes com o comportamento conhecido para essas cadeias. Em particular, produziram-se, em uma das configurações, resultados que se encaixaram numa descrição clássica. Numa segunda abordagem, empregou-se uma estrutura unitária - a célula estendida composta de duas células contíguas da cadeia AB2, onde se adotou um tratamento coletivo para os rotores. Os diagramas de fase obtidos mostram concordância razoável com o que se conhece sobre estas cadeias. No primeiro tipo de frustração (intracelular) resultaram configurações que indiciam a sequência correta das fases: ferrimagnética (prevista pelo teorema de Lieb) - TD (tetrâmero-dímero) - DM (dímero-monômero), a natureza correta das transições de fase (primeira ordem) e coincidência do ponto de ocorrência da transição TD-DM. No segundo tipo de frustração examinado (intracelular e intercelular), |verificou-se também a concordância com dados disponíveis, calculados com o uso da diagonalização exata para cadeias de tamanho finito (máximo de 24 sítios)

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:08:25Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo8050_1.pdf: 1023093 bytes, checksum: ee96c1c0510bd04cca9c72488e1e2fb0 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2002 / Faculdade de Amparo à Ciência e Tecnologia do Estado de Pernambuco / Apresentamos um modelo estocástico que descreve propriedades universais de transporte em pontos quânticos com simetria de sub-rede (quiral), acoplados a dois reservatórios de elétrons via contatos pontuais idênticos. Montamos um ensemble de matrizes de espalhamento, S, através do princípio de máxima entropia e calculamos a medida de Haar do grupo de matrizes S. Mostramos que em todos os casos os ensembles obtidos podem ser classificados segundo a teoria de espaços simétricos de Cartan. Deduzimos a distribuição conjunta dos autovalores de transmissão, i.e. autovalores da matriz tty, onde t é a matriz de transmissão. No caso de apenas um modo propagante, determinamos a distribuição exata da condutância e da potência do ruído de disparo. Para sistemas sem simetria de reversão temporal, encontramos o ensemble de Legendre da teoria de matrizes aleatórias e obtivemos resultados exatos para a média e variância da condutância. Apresentamos um ensemble de movimento Browniano para calcular a média da condutância para um número N arbitrário de canais propagantes nos guias. No regime semi-clássico, N >> 1, deduzimos uma fórmula para calcular a média e a variância de uma estatística linear arbitrária e observamos que na presença da simetria quiral a variância dos observáveis dobra em relação ao valor nas classes convencionais de Wigner-Dyson

Orientador: Carlos Lenz Cesar / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica / Made available in DSpace on 2018-08-04T09:35:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moreira_WendelLopes_M.pdf: 8515504 bytes, checksum: e80c0c01881efcfade7d7e39b55ade9a (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Não informado / Abstract: Not informed. / Mestrado / Física da Matéria Condensada / Mestre em Física

In the research field of spintronics, it is essential to have a deep understanding of the relaxation mechanisms of the spin degree of freedom. To this end, we study the spin relaxation in semiconductor nanostructures with spin-orbit interaction. First we analyze the spin decay and dephasing in graphene quantum dots within the framework of the Bloch-Redfield theory. We consider a gate-tunable circular graphene quantum dot where the intrinsic and Rashba spin-orbit interactions are operative. We derive an effective Hamiltonian via the Schrieffer-Wolff transformation describing the coupling of the electron spin to potential fluctuations generated by the lattice vibrations. The spin relaxation occurs with energy relaxation provided by the electron-phonon coupling and the spin-flip transition assisted by spin-orbit interactions. We predict a minimum of the spin relaxation time T1 as a function of the external magnetic field Bext caused by the Rashba spin-orbit coupling-induced anticrossing of opposite spin states. By constrast, the intrinsic spin-orbit interaction leads to monotonic behavior of T1 with Bext due to direct spin-phonon coupling. We also demonstrate that the spin decoherence time T2 = 2T1 in graphene is dominated by relaxation processes up to leading order in the spin-orbit interaction and the electron-phonon coupling mechanisms. Secondly, we develop a numerical model to account for the D´yakonov-Perel spin relaxation mechanism in multisubband quantum wires. We consider the elastic spin-conserving scattering events in the time-evolution operator and then evaluate the time-dependent expectation value of the spin operators. After averaging these results over an ensemble, we can extract the spin relaxation time as a function of Bext. We observe a non-monotonic behavior for the spin relaxation time with Bext aligned perpendicularly to the quantum wire. This effect is called ballistic spin resonance. In our model, the ballistic spin resonance occurs near the subband anticrossing induced by the subband-spin mixing spin-orbit interaction term. In systems with weak spin-orbit coupling strenghts, no spin resonance is observed when Bext is parallel to the channel. Nevertheless, we also predict the emergence of anomalous resonances plateaus in systems with strong spin-orbit couplings even when Bext is aligned with the quantum wire. Finally, we predict the emergence of a robust spin-density helical crossed pattern in two-dimensional electron gas with Rashba α and Dresselhaus β spin-orbit couplings. This pattern arises in a quantum well with two occupied subbands when the spin-orbit coupling strenghts are tuned to have equal absolute strengths but opposite signs, e.g., α1 = +β1 e α2 = −β2 for the first v = 1 and second v = 2 subbands. We named this novel pattern as crossed persistent spin helices. We analyze the spin-charge coupled diffusion equations in order to investigate the lifetime of the crossed persistent spin helices and the feasibility of probing the crossed persistent spin helix mode. We also study the inteband spin-orbit interaction effects on the crossed persistent spin helices, energy anticrossings and spin textures induced by the interband spin-orbit coupling / No campo de pesquisa denominado spintrônica é de fundamental importância o entendimento dos mecanismos de relaxação de spin. A fim de contribuir com esse objetivo, estudamos a relaxação de spin em nanoestruturas semicondutoras na presença da interação spin-órbita. Primeiramente, analisamos o decaimento e defasamento do spin eletrônico em pontos quânticos formados no grafeno usando a teoria de Bloch-Redfield. Consideramos um ponto quântico circular com as interações spin-órbita intrínseca e de Rashba. A relaxação de spin ocorre via relaxacação de energia pela interação elétron-fônon acompanhado do mecanismo de spin-flip auxiliado pela interação spin-órbita. Previmos a presença de um mínimo no tempo de relaxação de spin T1 em função do campo magnético externo Bext causado pelo acoplamento spin-órbita de Rashba que por sua vez leva a cruzamento evitado de níveis de energia com spins opostos. Em contraste, a interação spin-órbita intrínseca gera um comportamento monotônico de T1 com Bext devido ao acoplamento direto spin-fônon. Demonstramos também que o tempo de decoerência de spin T2 = 2T1 é dominado por contribuições dos mecanismos de relaxação em primeira ordem na interação spin-órbita e na interação elétron-fônon. Desenvolvemos também um modelo numérico que leva em conta o mecanismo de relaxação de spin de D´yakonov-Perel em fios quânticos com múltiplas subbandas. Consideramos espalhamentos elásticos, que conservam a orientação do spin, no operador evolução temporal. Em seguida, calculamos o valor esperado dos operadores de spin dependentes do tempo para um ensemble de elétrons. Por fim, extraímos o tempo de relaxação de spin em função do campo magnético externo Bext. Observamos um comportamento não-monotônico da relaxação de spin para um campo Bext alinhado perpendicularmente ao fio quântico. Em sistemas com acoplamento spin-órbita fracos, nenhuma ressonância de spin é encontrada quando Bext está alinhado paralelamento ao fio quântico. No entanto, previmos o aparecimento de ressonâncias de spin anômalas em sistemas com forte acoplamento spin-órbita mesmo quando Bext está alinhado ao canal balístico. Por fim, estudamos a formação de uma densidade de spin helicoidal cruzada e robusta contra espalhamento por impurezas em um gás bi-dimensional de elétrons na presença das interações spin-órbita de Rashba α and Dresselhaus β. Generalizamos o efeito previsto para um poço quântico com uma subbanda para duas subbandas ocupadas quando as interações spin-órbita assumem o mesmo valor em intensidade mas sinais opostos, e.g., α1 = +β1 e α2 = −β2 para a primeira v = 1 e segunda v = 2 subbandas. Denominamos esse novo padrão de helicóides de spin persistentes e cruzadas. Analisamos as equações de difusão com carga e spin acoplados com o intuito de investigarmos o tempo de vida das densidades de spin helicoidais cruzadas e a possibilidade de medi-las com os experimentos atuais. Estudamos também o efeito da interação spin-órbita interbanda na relaxação dos modos helicoidais de spin, espectro de energia com cruzamentos evitados e texturas de spin

Essa tese apresenta uma metodologia para calcular os níveis confinados de energia e suas respectivas funções de onda em estruturas de poços quânticos usando o método de matriz de transferência (TMM). Este trabalho visa prover ferramentas para a estimação de absorção devido a transições interbanda e intersubbanda em fotodetectores infravermelhos a poços quânticos (QWIPs). O uso de fotodetectores desse tipo tem se intensificado nos últimos anos, principalmente em imageadores infravermelhos para identificação de alvos de interesse militar e civil. São estudados os conceitos básicos para o entendimento dos fenômenos quânticos que envolvem a detecção por dispositivos desse tipo. Partindo de um Hamiltoniano 8x8 utilizado para o cálculo da estrutura de bandas em materiais semicondutores, desenvolve-se um modelo que representa a dinâmica dos portadores nas bandas de valência e de condução que permite o cálculo dos níveis confinados (subbandas) e suas respectivas funções de onda. Efeitos de não-parabolicidade, tensão/compressão e segregação de compostos são considerados no modelo. A solução numérica das equações diferenciais envolvidas é feita utilizando-se o método de matriz de transferência, que é adaptado para acomodar qualquer perfil de potencial devido à combinação de camadas de compostos semicondutores. Foram desenvolvidos programas para realizar o cálculo das variáveis em discussão. Os resultados obtidos demonstraram uma boa concordância com aqueles reportados na literatura e com medidas realizadas em laboratório em dispositivos reais. A partir dos resultados, estuda-se o efeito das incertezas nos parâmetros dos materiais semicondutores no cálculo em questão. Erros que variam de 0.2 a 5%, dependendo da estrutura, permitem concluir que método desenvolvido pode ser utilizado no projeto de QWIPs com estruturas complexas.

Este trabalho apresenta a caracterização eletro-óptica de fotodetectores para o infravermelho operando nas janelas atmosféricas de ondas médias e longas. Utilizou-se sensores QWIP (Quantum Well Infrared Photodetector) baseados em estruturas semicondutoras de poços quânticos múltiplos de GaAs/AlGaAs e InGaAs/AlInAs, utilizando transições intrabanda. As estruturas semicondutoras foram crescidas pela técnica de Epitaxia de Fase Vapor de compostos Metalorgânicos (MOVPE). As amostras foram medidas na geometria de guia de onda com incidência da radiação a 45 pela borda do substrato. Os dispositivos foram caracterizados quanto sua corrente de escuro e responsividade a 77K. A responsividade foi determinada por dois métodos: usando um simulador de corpo negro como padrão de fonte luminosa e por comparação com um detector comercial de resposta conhecida. A responsividade de ambos os detectores foi determinada como uma função da tensão aplicada. O QWIP de Al0,27Ga0,73As/GaAs apresenta um pico de resposta em torno de ?p = 9,1 ?m e o QWIP de In0,53Ga0,47As/Al0,52In0,48As um pico de resposta em torno ?p = 4,1 ?m.

Esta tese apresenta uma proposta de metodologia para simulação de Fotodetectores Infravermelhos a Poços Quânticos, empregando-se o programa ATLAS. O ATLAS é um programa comercial, que realiza a simulação das características elétricas, ópticas e térmicas de dispositivos semicondutores. Este trabalho apresentou a simulação das estruturas que fazem parte de um dispositivo monolítico capaz de detectar, simultaneamente, nas faixas do infravermelho próximo (near infrared - NIR), médio (medium-wave infrared - MWIR) e distante (long-wave infrared - LWIR).