Magneto-transporte e ferromagnetismo Hall em heteroestruturas semicondutoras magnéticas
dc.contributor | Universidade de São Paulo | |
dc.contributor.author | Freire, Henrique Jota de Paula | |
dc.date.accessioned | 2016-09-21T18:10:03Z | |
dc.date.available | 2016-09-21T18:10:03Z | |
dc.date.issued | 2007-03-28 | |
dc.description.abstract | Heteroestruturas digitais magnéticas (DMHs) são estruturas semicondutoras em que a distribuição de impurezas magnéticas (Mn) restringe-se a alguns arranjos bidimensionais (monocamadas) regularmente espaçados entre si. Na presença de um campo magnético, a interação de troca sp-d entre os momentos magnéticos localizados e os portadores itinerantes é responsável por um desdobramento de spin gigante, da ordem ou até superior que a separação cíclotron dos níveis de Landau. Aqui eu calculo a estrutura eletrônica de poços quânticos digitais magnéticos do grupo II-VI. Resolvo as equações de Kohn-Sham da teoria do funcional da densidade dependente de spin na aproximação de massa efetiva. Eu então calculo diversas propriedades magnetoópticas e de transporte relevantes experimentalmente. Em particular, eu investigo a física dependente de spin presente nestes sistemas sob dois diferentes pontos de vista. Primeiramente o enfoque é no efeito do magnetismo do Mn sobre o potencial dependente de spin da interação de troca sp-d, em particular nos efeitos da aglomeração antiferromagnética e da diluição do seu perfil de concentração (segregação e interdifusão). Ao considerar estes efeitos eu reproduzo resultados experimentais para desdobramento de spin $Delta_E$ e tempos de espalhamento de spin $tau_$ [S. A. Crooker et al., Phys. Rev. Lett. 75, 505 (1995); Phys. Rev. B 61, 1736 (2000)]. Na segunda parte eu mudo o enfoque para a física de gases de elétrons bidimensionais (2DEGs) altamente polarizados e mostro a importância da forte dependência de spin das contribuições de muitos corpos (troca e correlação) presentes nestes sistemas. Em particular, estes efeitos são relevantes para o surgimento de fases de ferromagnetismo de efeito Hall quântico. Eu calculo o magnetotransporte no regime de efeito Hall quântico para DMHs baseadas em ZnSe e CdTe. Meus resultados reproduzem resultados experimentais [R. Knobel et al., Phys. Rev. B 65, 235327 (2002); J. Jaroszynski et al., Phys. Rev. Lett. 89, 266802 (2002)] para a dependência com o campo magnético, com a temperatura, o aparecimento de picos anômalos e o surgimento de curvas de histerese em várias propriedades físicas. | |
dc.description.abstract | Digital magnetic heterostructures (DMHs) are semiconductor structures with magnetic impurities (Mn) restricted to some planar arrangements (monolayers) regularly spaced. In the presence of an external magnetic field, the sp-d exchange interaction between the localized magnetic moments and the itinerant carriers is responsible for a giant spin splitting, of the order of, or even greater than, the cyclotron separation between Landau levels. Here I calculate the electronic structure of group II-VI digital magnetic quantum wells. I solve the Kohn-Sham equations of the spin-density functional theory within the effective mass approximation. Then I calculate some magneto-optical and transport properties which are experimentally relevant. In particular, I investigate the spin dependent physics of these systems from two different points of view. First, I focus on effects of the Mn magnetism on the sp-d exchange spin dependent potential, particularly the effect of antiferromagnetic clustering and the effect of dilution (segregation and interdiusion) of the Mn content prole. By considering these effects I reproduce experimental results for the spin splitting $Delta_E$ and spin scattering times $tau_$ [S. A. Crooker et al., Phys. Rev. Lett. 75, 505 (1995); Phys. Rev. B 61, 1736 (2000)]. In the second part I move on to the physics of spin-polarized two-dimensional electron gases (2DEGs), and show the relevance of the strong dependence of the many-body contributions (exchange and correlation) with the spin polarization. In particular, these effects are relevant for the development of quantum Hall ferromagnetic phases. I calculate magneto- transport in the quantum Hall eect regime for DMHs consisting of ZnSe and CdTe. My results reproduce experimental results [R. Knobel et al., Phys. Rev. B 65, 235327 (2002); J. Jaroszynski et al., Phys. Rev. Lett. 89, 266802 (2002)] for the dependence with magnetic eld, temperature, development of anomalous resistivities spikes and hysteretic behaviors in many physical properties. | |
dc.format | application/pdf | |
dc.identifier.doi | 10.11606/T.76.2004.tde-23032007-183322 | |
dc.identifier.uri | http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76131/tde-23032007-183322/ | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.ifsc.usp.br/handle/RIIFSC/7397 | |
dc.language | pt | |
dc.rights.holder | Freire, Henrique Jota de Paula | |
dc.subject | Semicondutor magnético diluído | |
dc.subject | Poço quântico | |
dc.subject | Magnetotransporte quântico | |
dc.subject | Ferromagnetismo Hall quântico | |
dc.subject | Estrutura eletrônica | |
dc.subject | Electronic structure | |
dc.subject | Quantum Hall ferromagnetism | |
dc.subject | Quantum magnetotransport | |
dc.subject | Quantum well | |
dc.subject | Diluted magnetic semiconductor | |
dc.title | Magneto-transporte e ferromagnetismo Hall em heteroestruturas semicondutoras magnéticas | |
dc.title.alternative | Magnetotransport and Hall ferromagnetism in magnetic semiconductor heterostructures | |
dc.type | Tese de Doutorado | |
usp.advisor | Menezes, José Carlos Egues de | |
usp.date.defense | 2004-06-29 |