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Tesis Doctoral
DOI
https://doi.org/10.11606/T.43.2020.tde-29012020-180705
Documento
Autor
Nombre completo
Eduard Levinson
Dirección Electrónica
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
São Paulo, 2019
Director
Tribunal
Levine, Alexandre (Presidente)
Choque, Nilo Mauricio Sotomayor
Chubaci, Jose Fernando Diniz
Farfan, Ana Melva Champi
Sipahi, Guilherme Matos
Título en inglés
Charged particle dynamics in GaAs/AlGaAs quantum well
Palabras clave en inglés
ballistic transport
GaAs samples processing
Hydrodynamic transport
magnetoresistance measurements
photolithography
Resumen en inglés
In this thesis, I present a study of the magnetotransport (MT) in the quantum wells of GaAs samples in the low magnetic fields. The idea of studying MT in the GaAs quantum wells (QWs) appeared as a result of measurements of HgTe samples. The effects of MT observed in the HgTe samples required strong numerical analysis. Some of the results are presented in Appendix I. We have measured magnetoresistance in local, non-local and Hall configurations during the Ph.D. In addition, I have studied a system response of GaAs samples to microwave (MR) irradiation. The thesis consists of three chapters, five attachments, and five appendixes. In the first chapter, I give a theoretical basis of the magnetotransport in two dimensional electron system (2DES). At the end of the first chapter, I describe different transport regimes which can be observed in 2DES. Samples and experimental setup are described in the second chapter. This chapter provides a description of samples processing, patterns that I used in photolithography, and experimental setup used for this work. In the third chapter of the thesis, I explain MT measurements of GaAs. It is the main part of this work. First, we compared a ballistic model with the experiment. It revealed that electron transport has complicated character, and it is necessary more than one model for be described. We supposed that the electron transport in our samples has hydrodynamic transport besides ballistic. Thus, the experiment was continued to clarify the nature of electron transport in the structures. We performed measurements at local, non-local, and Hall configurations with different current flow directions and arrangements for voltage probes. We observed the dynamic contribution to the electron transport. We also confirmed theoretically predicted Gurzhi effect in our samples. Appendixes consist of supplementary experimental and theoretical. First, consist of MR measurements of HgTe samples and comparison experimental results with theory. Second appendix is about MR measurements of GeP samples. This work was done in collaboration with another laboratory. Third appendix consist of MR measurements of GaAs samples under MW excitation. In the last two appendixes are discussed some questions which appeared during the theoretical work and results analysis. Attachments consist of four articles and one poster presentation. First, is the MR measurements of doped germanium. Second, is the poster about MR measurements in the GaAs with theoretical comparison. Last three attachments are MR measurements of GaAs samples with analysis of the results.
Título en portugués
Dinâmica de partículas carregadas no poço quântico de GaAs/AlGaAs
Palabras clave en portugués
fotolitografia
medições de magnetoresistência
preparação de amostras de GaAs
transporte balístico
transporte hidrodinâmico
Resumen en portugués
Neste trabalho apresento um estudo do magnetotransporte (MT) em poços quânticos de amostras de GaAs em baixos campos magnéticos. A ideia de estudar MT em GaAs poços quânticos veio dos resultados das medições de amostras de HgTe. Alguns desses resultados são apresentados no Apêndice I. Medi a magnetorresistência em configurações locais, não locais e Hall. Além disso, estudei uma resposta do sistema de amostras de GaAs à irradiação de microondas (MR). A tese está composta por três capítulos, cinco anexos e cinco apêndices. No capítulo primeiro é dada a base teórica do magnetotransporte em 2DES. No final do primeiro capítulo, são descritos brevemente diferentes regimes de transporte que podem ser observados no 2DES. Amostras e configurações experimentais são descritas no capítulo segundo. Este capítulo fornece uma descrição da preparação da amostra, padrões que foram usados durante a fotolitografia para fazer a estrutura 2D, e a configuração experimental que foi empregada neste trabalho. No capítulo terceiro, medições de MT de GaAs são apresentadas, e é a parte principal da tese. Primeiro, o modelo balístico foi comparado com os resultados experimentais, reveleando que o transporte de elétrons tem um caráter complicado e não pode ser descrito por apenas um modelo. Supomos que o transporte de elétrons em nossas amostras tenha transporte hidrodinâmico além de balístico. Assim, o experimento foi continuado para esclarecer a natureza do transporte de elétrons em nossas amostras. Realizamos medições nas configurações local, não local e Hall, com diferentes direções de fluxo de corrente e arranjos para sondas de tensão. Observamos a contribuição dinâmica para o transporte de elétrons. Também confirmamos o efeito Gurzhi previsto teoricamente em nossas amostras. Os apêndices consistem no trabalho experimental e teórico que não foi incluído no texto principal. O primeiro, são medições de MR de amostras de HgTe e comparação dos resultados experimentais com a teoria. O segundo apêndice é sobre as medidas de MR de amostras de Ge:P. Este trabalho foi feito em colaboração com outro laboratório. Terceiro, consistem em medidas de MR de amostras de GaAs sob excitação de MW. Nos dois últimos apêndices são discutidas algumas questões que apareceram durante o trabalho teórico e análise de resultados. Os anexos consistem em artigos e uma apresentação de pôster. Primeiro, são as medidas de MR do germânio dopado. Em segundo lugar, é o poster sobre as medidas de MR no GaAs e a comparação teórica. Os últimos três anexos são sobre medidas de MR de amostras de GaAs e a comparação com a teoria.
 
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Thesis_Levinson.pdf (11.42 Mbytes)
Fecha de Publicación
2020-02-05
 
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