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Title in Portuguese: Propriedades físicas de um gás de elétrons 2D na presença de um campo magnético inclinado
Author: Alves, Tayroni Francisco de Alencar
Advisor(s): Costa Filho, Raimundo Nogueira da
Co-advisor(s): Almeida, Nilson Sena de
Keywords: Efeito quântico de Hall
Teoria da resposta linear
Sistemas quasi-bidimensionais
Semicondutores
Issue Date: 2008
Citation: ALVES, T. F. A. Propriedades físicas de um gás de elétrons 2D na presença de um campo magnético inclinado. 2008. 126 f. Tese (Doutorado em Física) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2008.
Abstract in Portuguese: Investigamos os efeitos da interação spin-órbita do tipo Rashba e do tipo Dresselhauss e de um potencial com modulação periódica unidimensional sobre as propriedades físicas de um gás de elétrons bidimensional, na presença de um campo magnético externo constante e inclinado com respeito a direção de confinamento. O sistema é caracterizado pelos parâmetros que determinam a intensidade e direção do campo magnético, as intensidades das interações Rashba e Dresselhaus, a intensidade e periodicidade do potencial e o número de partículas por m². Soluções da equação de Schrödinger foram obtidas para diferentes conjuntos de parâmetros, o que nos permitiu a obtenção da densidade de estados e energia de Fermi do sistema para cada conjunto. A obtenção destes resultados possibilitou a análise das condutividades Hall, colisional e difusiva, a energia livre e a magnetização na direção do campo em função da inclinação e do módulo do campo externo e a analise da importância relativa da interação Zeeman, da interação spin-órbita e da modulação periódica unidimensional sobre estas propriedades. Observamos modulações na densidade de estados devidas à interação spin-órbita. Este comportamento também é observado no comportamento dos observáveis que dependem das variáveis dinâmicas do sistema. Além disso, também observamos que a condutividade Hall é quantizada no caso da ausência da modulação periódica, interação spin-órbita e campo paralelo à direção de crescimento, podendo assumir somente valores múltiplos de e²/h. Na presença de uma componente do campo paralela a região em que o gás se encontra confinado ou da interação spin-órbita, surgem plateaus intermediários (2n+1)e²/(2h) entre quaisquer plateaus de ordem n e n+1. Ao se incluir a modulação periódica, a condutividade Hall passa a ter valores contínuos entre dois plateaus quaisquer. Também obtivemos que a modulação periódica torna não-nula a contribuição da difusão para a condutividade.
Abstract: We investigate the effects of the spin-orbit interactions (both Rashba and Dresselhauss type), and a potential with one-dimensional periodic modulation on the physical properties of a non interacting bidimensional electron gas, in the presence of a tilted external d.c. magnetic field. The system is characterized by a set of parameters that determine the intensity and direction of the magnetic field, the intensities of the interactions Rashba and Dresselhaus, the intensity and periodicity of the potential and the number of particles for m2. Solutions of the equation of Schrödinger had been obtained for different sets of parameters, and this allowed us to calculate the density of states and the Fermi energy of the system, for each set of parameters. These results made possible the analysis of the conductivity, free energy, and magnetization in the direction of the field as a function of the inclination and the intensity of the external field and to analyze the relative importance of the Zeeman, spin-orbit interactions, and the onedimensional periodic potential on these properties. We observe modulation in the density of states due to the spin-orbit interactions. This behavior also is observed in the behavior of observables that depend on the dynamic variables of the system. Moreover, we also observe that the Hall conductivity is quantized in the absence of the periodic modulation, interaction spin-orbit and parallel field to the growth direction, and only assume multiple values of e2/h. In the presence of component the magnetic field parallel to the region where the gas is confined and/or spin-orbit interaction, there are intermediate plateaus (2n+1) e2/(2h) between any plateaus of order n and n+1. The presence of a periodic potential, makes possible the Hall conductivity have continuous values between two consecutive plateaus. Also we got that the periodic modulation makes the contribution the diffusivity to the conductivity have a finite value.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/12775
metadata.dc.type: Tese
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