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Tesis > TEMA

Física [ 418 tesis ]

Materia Condensada [ 3 tesis ]

Juri, Luis Octavio. "Transición de Bloch en el gas de electrones confinado en pozos cuánticos de semiconductores" (2009) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
En la primera parte de esta tesis, calculamos la densidad crítica de la transición ferromagnética de primer orden, o transición de Bloch, para los electrones confinados en pozos cuánticos de semiconductores. Encontramos que la existencia de dicha densidad crítica es fuertemente dependiente del ancho del pozo, siendo esta dependencia gobernada por las distintas componentes de la interacción coulombiana de intercambio entre los electrones confinados en el pozo. A su vez, logramos mostrar que existe un ancho máximo de po- zo más allá del cual no es posible obtener la transición ferromagnética, por más que se disminuya la densidad en forma arbitraria. Estos resultados fueron obtenidos mediante la utilización de la aproximación de campo medio de Hartree-Fock estático y con la inclusión de apantallamiento de Thomas-Fermi. Por último, desarrollamos un modelo de masas efectivas dependientes de la polarización de espín que, mediante el ajuste de un solo parámetro, nos permitió comparar nuestros resultados con los obtenidos por otros investigadores mediante la utilización del método de Monte Carlo. En la segunda parte de la tesis, nos concentramos en el gas de electrones estrictamente bidimensional (2DEG) bajo la influencia de la interacción espín órbita de Rashba. Nuestro interés es poder encontrar sus efectos sobre la transición de Bloch, dentro del modelo de Hartree-Fock sin apantallamiento. Hemos logrado identificar dos fases cuánticas que com- piten entre sí: una fase ferromagnética, con polarización parcial de espín en la dirección perpendicular a la superficie del 2DEG y otra fase, paramagnética, en donde el espín de cada electrón está contenido en el plano. Presentamos un diagrama de fases en términos de los parámetros característicos del problema y finalmente comparamos nuestra descripción teórica con resultados experimentales obtenidos en heteroestructuras de GaAs/AlGaAs.

Abstract:
In the first part of the thesis, we calculate the critical density of the ferromagnetic first-order transition, known as Bloch transition, for a quasi-two-dimensional electron gas confined in semiconductor quantum wells. We find that the existence of such transition depends strongly on the well width, and that this dependence is governed by the different components of the electron-electron Coulomb interaction. Furthermore, we show that there exists a maximum well width beyond which the ferromagnetic transition is not possible, regardless of how low the density is. These results have been obtained within the static mean-field Hartree-Fock approximation with Thomas-Fermi screening. Finally, we develo- ped a model with polarization-dependent effective masses, which, by adjusting just one parameter, allowed us to compare our results with those obtained by other authors with the Monte Carlo method. In the second part of the thesis, we studied the strictly two-dimensional electron gas (2DEG) under the influence of the Rashba spin-orbit interaction. Our goal was to study the effects of this interaction on the ground state of the 2DEG described within the Hartree-Fock approximation without screening, with emphasis on the effects on the spin transition studied in the first part. We identified two competing quantum phases: a ferromagnetic phase, with partial spin polarization in the out-of-plane direction, and a paramagnetic phase, where the electron spin is in the quantum-well plane. We present a phase diagram in terms of the characteristic parameters of the problem and compare our theoretical description with experimental results obtained with GaAs/AlGaAs heterostructures.

Otal, Eugenio Hernán. "Diseño de materiales funcionales. Caracterización de estructuras jerárquicas de ZnO puro y dopado con Tierras Raras" (2009) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
En este trabajo de tesis doctoral se estudian muestras nanocristalinas de ZnO puras y dopadas con lantánidos trivalentes (Erbio, Yterbio, Neodimio) de interés para el desarrollo de dispositivos termoeléctronicos. Inicialmente, se presenta un estudio de dos rutas de síntesis mediante dos métodos de química suave: hidrólisis forzada y precipitación. Estas dos rutas presentan diferencias en los tiempos de formación de aglomerados, en la estructura de éstos y la cantidad de dopate incorporado permitiendo obtener polvos nanocristalinos aglomerados, partículas coloidales esféricas nanoestructuradas, cristales coloidales con estructura jerárquica a varios niveles y películas nanoestructurados. Las muestras obtenidas fueron caracterizadas por análisis elemental, cuantificación de dopantes, área específica, espectroscopía infrarroja (FTIR) y UV-visible, microscopia electrónica de barrido (SEM) y transmisión (TEM), microscopia óptica, difracción de rayos X (DRX), espectroscopía de absorción de rayos X (XAS), medidas de transporte eléctrico y térmico y coeficiente Seebeck. Los resultados obtenidos por estas técnicas permitieron postular mecanismos para explicar la formación de los coloides nanoestructurados y la incorporación de dopantes en la estructura cristalina de ZnO. Por otra parte, se encontró que las muestras de ZnO con incorporación de Yb presentan una gran potencialidad para su utilización endispositivos termoeléctricos.

Abstract:
Nanocrystalline specimen of pure and lanthanides (Er, Yb and Nd)-doped ZnO are studied in the research work of this doctoral thesis. At first, a study of two synthesis routes is presented using two soft chemistry methods: forced hydrolysis an precipitation. Both routes exhibit differences in the formation time of clusters, in their structure and dopant concentrations, enabling to get agglomerared nanocrystalline powders, nanostructured spherical colloidal particles and colloidal crystals with hierarchical structure ar several levels and nanoestructured films. Specimen were characterized by elemental chemical analysis, quantitative dopants analysis, specific area, infrared and UV-visible spectroscopies. Scanning Electron Microscopy (SEM). Transmission Electron Microscopy (TEM), High Resolution TEM, optical microscopy, X-rays diffraction (XRD), X-rays Absorption Sprectroscopy (XAS), measurements of electrical and thermal transport and Seebeck coefficients. The got results by these techniques, enabled to propose mechanisms to explain the formation of nanostructured colloids and the dopants inclusion in the ZnO structure. Otherwise, it was found that Yb-doped ZnO specimen exibited a considerable potentiality to be used in themoelectric devices.

Acuña, Leandro Marcelo. "Conductores mixtos nanoestructurados para electrodos de celdas de combustible de óxido sólido de temperatura intermedia" (2012) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
En el presente trabajo de tesis doctoral se estudiaron propiedades morfológicas, estructurales y eléctricas de óxidos nanoestructurados para ser empleados como electrodos en celdas de combustible de óxido sólido de temperatura intermedia (IT‐ SOFCs). En particular, se estudiaron soluciones solidas nanoestructuradas de ZrO2‐CeO2 aplicables como ánodo y nanopolvos de cobaltitas de La0,6Sr0,4CoO3‐δ y Sm0,5Sr0,5CoO3‐δ (LSC y SSC, respectivamente) aplicables como cátodo en este tipo de dispositivos. Se sintetizaron polvos nanoestructurados homogéneos en composición de ZrO2‐CeO2 en el rango de composiciones de 50 ‐ 90 % molar CeO2 empleando los métodos de gelificación‐ combustión, complejación de cationes y mojado de poros de membranas poliméricas para la síntesis de nanotubos. Para la síntesis de los polvos de LSC y SSC se emplearon los métodos de complejación de cationes, liofilización y gelificación‐combustión. La morfología de los productos sintetizados se estudió por medio de microscopía electrónica de barrido y de transmisión (SEM y TEM) y análisis de área superficial específica (BET). Los estudios sobre las propiedades estructurales se realizaron por medio de las técnicas de difracción de rayos‐X y espectroscopía de absorción de rayos‐X empleando radiación sincrotrón (DRX‐RS y XAS, respectivamente). El estudio del rendimiento electrocatalítico de cátodos de película gruesa preparados a partir de polvos nanoestructurados de LSC y SSC se realizó en celdas simétricas mediante la técnica de espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS). En el caso del sistema ZrO2‐CeO2 los estudios realizados permitieron determinar la influencia del tamaño nanométrico de las cristalitas en las propiedades estructurales de los nanomateriales. En particular, a partir de los estudios por DRX‐RS se construyó un diagrama de fases metaestables para polvos nanoestructurados de ZrO2‐CeO2 homogéneos en composición. Por otro lado, mediante la técnica de XAS se pudieron hallar modelos de orden local para el Zr a partir de los cuales fue posible proponer mecanismos de retención de las fases de alta temperatura a temperatura ambiente en forma metaestable. Estudios de XAS in situ en atmósfera reductora permitieron establecer la relación entre morfología y estado de oxidación del Ce. Por otra parte, con el objeto de obtener morfologías controladas de alta área especifica, se reportó por primera vez la síntesis de nanotubos de ZrO2‐CeO2. Se demostró por primera vez la retención de la fase cúbica de alta temperatura de LSC a temperatura ambiente en polvos nanoestructurados. Los estudios electrocatalíticos indicaron que los cátodos nanoestructurados preparados con nanopolvos de LSC o SSC presentaron un rendimiento muy superior al de los cátodos microestructurados. Se determinó que el proceso limitante en los cátodos nanoestructurados es el de difusión de O2- en el material. Además, los cátodos nanoestructurados presentan mayor difusividad de aniones O2-. Los estudios realizados demostraron que los materiales nanoestructurados presentan características morfológicas, estructurales y eléctricas que los convierte en muy buenos candidatos para ser aplicados como electrodos en IT-SOFCs.

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