Geração de corrente spin polarizada em heteroestruturas dopadas com impurezas magnéticas

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2015
Autor(a) principal: Pereira, Pedro Henrique
Orientador(a): Farinas, Paulo Eduardo Fornasari lattes
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Física - PPGF
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/9679
Resumo: In this dissertation, the computational modeling of two semiconductor structures composed of two quantum wells was performed, being a quantum well doped with magnetic impurities. Each structure was designed to form a three-level electronic sys- tem, whose energy values favor scattering Lambda when photons affect the structure. This type of scattering consists of the transition of the electron, initially confined at a low energy level, to a higher energy level, with subsequent capture to a lower third energy level than the second. The three levels lie in different confining layers that follow each other along the length of the structure, before an extended region of exit, in which the electron is free to contribute to the photocurrent. The terminology refers to the ”path”made by the electron in a diagram of energy versus position. The elec- tron rises to the highest intermediate level, and instead of being ejected in the second transition, it is recaptured before it can contribute to photocurrent generation. The effect is resonant, to achieve it, two lasers, one of each fixed frequency and another variable are included in the model. The magnetic doping in the second quantum quantum makes its potential dependent on the spin of the electron. Thus, the trap- ping frequency is spin-dependent ie the trapping of the spin component is selective at the frequency of the trapping field. To perform the calculations, the time-dependent Schrdinger equation for the conduction band was solved numerically within the effec- tive mass approximation using the split-operator method. The resonant frequencies were obtained by calculating of the absorption spectrum and also the condition of not allowing the optical transition between each fundamental state of each well was veri- fied. The spectral response of the photocurrent was studied in the resonant regime. It was verified the appearance of an attenuation of the amplitude of the photocurrent with the increase of the intensity of the trapping field, evidencing the phenomenon of the coherent trapping population. The projection of the wave function evolved over time in each eigenstate of the three-level system showed the formation of the dark state. This state is a linear combination of each ground state and its main feature is to block the transition to the higher energy state, leaving the system inert to the electromagnetic field. This proposed heterostructure showed a high degree of spin se- lectivity, thus being a strong candidate for a spin polarized photocurrent generating device.
id SCAR_ff370579663c722689cc9d1a81d93ffd
oai_identifier_str oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/9679
network_acronym_str SCAR
network_name_str Repositório Institucional da UFSCAR
repository_id_str
spelling Pereira, Pedro HenriqueFarinas, Paulo Eduardo Fornasarihttp://lattes.cnpq.br/0309157540839329http://lattes.cnpq.br/3188884115548897272c8998-5339-41c8-b0bb-5e56afd5da162018-04-09T13:42:14Z2018-04-09T13:42:14Z2015-08-07PEREIRA, Pedro Henrique. Geração de corrente spin polarizada em heteroestruturas dopadas com impurezas magnéticas. 2015. Dissertação (Mestrado em Física) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2015. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/9679.https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/9679In this dissertation, the computational modeling of two semiconductor structures composed of two quantum wells was performed, being a quantum well doped with magnetic impurities. Each structure was designed to form a three-level electronic sys- tem, whose energy values favor scattering Lambda when photons affect the structure. This type of scattering consists of the transition of the electron, initially confined at a low energy level, to a higher energy level, with subsequent capture to a lower third energy level than the second. The three levels lie in different confining layers that follow each other along the length of the structure, before an extended region of exit, in which the electron is free to contribute to the photocurrent. The terminology refers to the ”path”made by the electron in a diagram of energy versus position. The elec- tron rises to the highest intermediate level, and instead of being ejected in the second transition, it is recaptured before it can contribute to photocurrent generation. The effect is resonant, to achieve it, two lasers, one of each fixed frequency and another variable are included in the model. The magnetic doping in the second quantum quantum makes its potential dependent on the spin of the electron. Thus, the trap- ping frequency is spin-dependent ie the trapping of the spin component is selective at the frequency of the trapping field. To perform the calculations, the time-dependent Schrdinger equation for the conduction band was solved numerically within the effec- tive mass approximation using the split-operator method. The resonant frequencies were obtained by calculating of the absorption spectrum and also the condition of not allowing the optical transition between each fundamental state of each well was veri- fied. The spectral response of the photocurrent was studied in the resonant regime. It was verified the appearance of an attenuation of the amplitude of the photocurrent with the increase of the intensity of the trapping field, evidencing the phenomenon of the coherent trapping population. The projection of the wave function evolved over time in each eigenstate of the three-level system showed the formation of the dark state. This state is a linear combination of each ground state and its main feature is to block the transition to the higher energy state, leaving the system inert to the electromagnetic field. This proposed heterostructure showed a high degree of spin se- lectivity, thus being a strong candidate for a spin polarized photocurrent generating device.Nesta dissertação, foi realizada a modelagem computacional de duas estruturas semicondutoras compostas por dois poços quânticos, sendo um poço dopado com impureza magnética. Cada estrutura foi projetada para formar um sistema de três níveis eletrônicos, cujos os valores de energia favoreçam o espalhamento Λ quando fótons incidem na estrutura. Este tipo de espalhamento consiste na transição do elétron, inicialmente confinado em um nível de baixa energia, para um nível mais alto de energia, com a subsequente captura para um terceiro nível de energia menor que o segundo. Os três níveis situam-se em camadas confinantes diferentes que se sucedem ao longo do comprimento da estrutura, antes de uma região extensa de saída, na qual o elétron fica livre para contribuir com a fotocorrente. A terminologia faz referência ao “ caminho” feito pelo elétron em um diagrama de energia versus posição. O elétron sobe para o nível mais alto intermediário e, em vez de ser ejetado na segunda transição, ele é recapturado antes de poder contribuir para geração de fotocorrente. O efeito é ressonante, para conseguí-lo, dois lasers, um de cada frequência fixa e outro variável são incluídos no modelo. A dopagem magnética no segundo poco quântico faz com seu potencial seja dependente do spin do elétron. Com isso, a frequência de aprisionamento é dependente do spin ou seja, o aprisionamento da componente do spin é seletiva na frequência do campo de aprisionamento. Para realizar os cálculos, a equação de Schrödinger dependente do tempo, para um elétron na aproximação de massa efetiva, foi resolvida numericamente, por meio da evolução temporal das funções de onda do sistema. As frequências ressonantes foram obtidas pelo calculo do espectro de absorção e também foi verificado a condição de não ser permitido a transição óptica entre cada estado fundamental de cada poço. Foi feito o estudo da resposta espectral da fotocorrente no regime ressonante. Verificou-se o surgimento de uma atenuação da amplitude da fotocorrente com o aumento da intensidade do campo de aprisionamento, evidenciando o fenômeno do aprisionamento populacional coerente. A projeção da função de onda evoluída no tempo em cada autoestado do sistema de três níveis mostrou a formação do estado escuro. Este estado é uma combinação linear de cada estado fundamental e sua principal característica é bloquear a transição para o estado de maior energia, deixando o sistema inerte ao campo eletromagnético. Essa heteroestrutura proposta mostrou um grande grau de seletividade do spin, sendo assim uma forte candidata para um dispositivo de geração de fotocorrente polarizada em spin.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Física - PPGFUFSCarGeração de corrente polarizada em spinSemiconductor magnético diluídoAprisionamento coerente de populaçãoMétodo Split-OperatorDispositivos semicondutoresCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADA::ESTADOS ELETRONICOSGeração de corrente spin polarizada em heteroestruturas dopadas com impurezas magnéticasGeneration of polarized spin current in heterostructures doped with magnetic impuritiesinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisOnline600600affd19bc-213d-4394-9363-358c8c76191ainfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81957https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/9679/4/license.txtae0398b6f8b235e40ad82cba6c50031dMD54ORIGINALPEREIRA_Pedro_2018.pdfPEREIRA_Pedro_2018.pdfapplication/pdf6593876https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/9679/5/PEREIRA_Pedro_2018.pdf7b4efd2091e2f31c5d090ed5cc4281c5MD55TEXTPEREIRA_Pedro_2018.pdf.txtPEREIRA_Pedro_2018.pdf.txtExtracted texttext/plain142263https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/9679/6/PEREIRA_Pedro_2018.pdf.txtb09b6fdfd2f553886742c3abf709d4e0MD56THUMBNAILPEREIRA_Pedro_2018.pdf.jpgPEREIRA_Pedro_2018.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6178https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/9679/7/PEREIRA_Pedro_2018.pdf.jpgc1d810dbd23bc0102b2dd26fffbf068bMD57ufscar/96792023-09-18 18:31:42.101oai:repositorio.ufscar.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:31:42Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
dc.title.por.fl_str_mv Geração de corrente spin polarizada em heteroestruturas dopadas com impurezas magnéticas
dc.title.alternative.eng.fl_str_mv Generation of polarized spin current in heterostructures doped with magnetic impurities
title Geração de corrente spin polarizada em heteroestruturas dopadas com impurezas magnéticas
spellingShingle Geração de corrente spin polarizada em heteroestruturas dopadas com impurezas magnéticas
Pereira, Pedro Henrique
Geração de corrente polarizada em spin
Semiconductor magnético diluído
Aprisionamento coerente de população
Método Split-Operator
Dispositivos semicondutores
CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADA::ESTADOS ELETRONICOS
title_short Geração de corrente spin polarizada em heteroestruturas dopadas com impurezas magnéticas
title_full Geração de corrente spin polarizada em heteroestruturas dopadas com impurezas magnéticas
title_fullStr Geração de corrente spin polarizada em heteroestruturas dopadas com impurezas magnéticas
title_full_unstemmed Geração de corrente spin polarizada em heteroestruturas dopadas com impurezas magnéticas
title_sort Geração de corrente spin polarizada em heteroestruturas dopadas com impurezas magnéticas
author Pereira, Pedro Henrique
author_facet Pereira, Pedro Henrique
author_role author
dc.contributor.authorlattes.por.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/3188884115548897
dc.contributor.author.fl_str_mv Pereira, Pedro Henrique
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Farinas, Paulo Eduardo Fornasari
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/0309157540839329
dc.contributor.authorID.fl_str_mv 272c8998-5339-41c8-b0bb-5e56afd5da16
contributor_str_mv Farinas, Paulo Eduardo Fornasari
dc.subject.por.fl_str_mv Geração de corrente polarizada em spin
Semiconductor magnético diluído
Aprisionamento coerente de população
Método Split-Operator
Dispositivos semicondutores
topic Geração de corrente polarizada em spin
Semiconductor magnético diluído
Aprisionamento coerente de população
Método Split-Operator
Dispositivos semicondutores
CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADA::ESTADOS ELETRONICOS
dc.subject.cnpq.fl_str_mv CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADA::ESTADOS ELETRONICOS
description In this dissertation, the computational modeling of two semiconductor structures composed of two quantum wells was performed, being a quantum well doped with magnetic impurities. Each structure was designed to form a three-level electronic sys- tem, whose energy values favor scattering Lambda when photons affect the structure. This type of scattering consists of the transition of the electron, initially confined at a low energy level, to a higher energy level, with subsequent capture to a lower third energy level than the second. The three levels lie in different confining layers that follow each other along the length of the structure, before an extended region of exit, in which the electron is free to contribute to the photocurrent. The terminology refers to the ”path”made by the electron in a diagram of energy versus position. The elec- tron rises to the highest intermediate level, and instead of being ejected in the second transition, it is recaptured before it can contribute to photocurrent generation. The effect is resonant, to achieve it, two lasers, one of each fixed frequency and another variable are included in the model. The magnetic doping in the second quantum quantum makes its potential dependent on the spin of the electron. Thus, the trap- ping frequency is spin-dependent ie the trapping of the spin component is selective at the frequency of the trapping field. To perform the calculations, the time-dependent Schrdinger equation for the conduction band was solved numerically within the effec- tive mass approximation using the split-operator method. The resonant frequencies were obtained by calculating of the absorption spectrum and also the condition of not allowing the optical transition between each fundamental state of each well was veri- fied. The spectral response of the photocurrent was studied in the resonant regime. It was verified the appearance of an attenuation of the amplitude of the photocurrent with the increase of the intensity of the trapping field, evidencing the phenomenon of the coherent trapping population. The projection of the wave function evolved over time in each eigenstate of the three-level system showed the formation of the dark state. This state is a linear combination of each ground state and its main feature is to block the transition to the higher energy state, leaving the system inert to the electromagnetic field. This proposed heterostructure showed a high degree of spin se- lectivity, thus being a strong candidate for a spin polarized photocurrent generating device.
publishDate 2015
dc.date.issued.fl_str_mv 2015-08-07
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2018-04-09T13:42:14Z
dc.date.available.fl_str_mv 2018-04-09T13:42:14Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv PEREIRA, Pedro Henrique. Geração de corrente spin polarizada em heteroestruturas dopadas com impurezas magnéticas. 2015. Dissertação (Mestrado em Física) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2015. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/9679.
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/9679
identifier_str_mv PEREIRA, Pedro Henrique. Geração de corrente spin polarizada em heteroestruturas dopadas com impurezas magnéticas. 2015. Dissertação (Mestrado em Física) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2015. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/9679.
url https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/9679
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.confidence.fl_str_mv 600
600
dc.relation.authority.fl_str_mv affd19bc-213d-4394-9363-358c8c76191a
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
dc.publisher.program.fl_str_mv Programa de Pós-Graduação em Física - PPGF
dc.publisher.initials.fl_str_mv UFSCar
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFSCAR
instname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
instacron:UFSCAR
instname_str Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
instacron_str UFSCAR
institution UFSCAR
reponame_str Repositório Institucional da UFSCAR
collection Repositório Institucional da UFSCAR
bitstream.url.fl_str_mv https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/9679/4/license.txt
https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/9679/5/PEREIRA_Pedro_2018.pdf
https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/9679/6/PEREIRA_Pedro_2018.pdf.txt
https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/9679/7/PEREIRA_Pedro_2018.pdf.jpg
bitstream.checksum.fl_str_mv ae0398b6f8b235e40ad82cba6c50031d
7b4efd2091e2f31c5d090ed5cc4281c5
b09b6fdfd2f553886742c3abf709d4e0
c1d810dbd23bc0102b2dd26fffbf068b
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1802136537918341120