Search

Avanços recentes nas técnicas experimentais e desenvolvimentos teóricos e computacionais resultaram em um aumento crescente na geração de dados. Essa disponibilidade de dados, associada à novas ferramentas e tecnologias capazes de armazenar e processar esses dados, culminaram na chamada ciência de dados. Uma das áreas de maior destaque recente são os algoritmos de aprendizado de máquina (machine learning), que têm como objetivo a identificação de correlações e padrões nos conjuntos de dados. Esses algoritmos vêm sendo usados há décadas, por exemplo nas áreas da saúde. Apenas recentemente a comunidade introduziu a sua aplicação para materiais, devido à criação, padronização e consolidação de bancos de dados consistentes. O uso dessas metodologias permite extrair conhecimento e insights da enorme quantidade de dados brutos e informações agora disponíveis. A área apresenta diversas oportunidades para a solução de desafios na física, química e ciência de materiais. Especificamente, os métodos de machine learning são uma poderosa ferramenta para a descoberta e design de novos materiais com propriedades e funcionalidades desejadas e otimizadas. Neste artigo apresentamos o contexto do surgimento do machine learning, seus fundamentos e aplicações para a descoberta e design de materiais.

Neste trabalho propomos um modelo molecular geral para o estudo da estrutura eletrônica de sólidos covalentes, utilizando o método do Espalhamento Múltiplo. Aplicamos o modelo ao cristal de GaAs com aglomeradosde 17 átomos. Analisamos os efeitos produzidos pelos elétrons pertencentes aos orbitais flutuantes, evidenciando a necessidade de tratarmos corretamente às condições de contôrno do aglomerado. Apresentamos os resultados para o gap de energia, largura da faixa de valência e a curva densidade de estados, resultados estes que concordam satisfatoriamente com a experiência. Utilizando o modelo proposto, estudamos ainda defeitos pontuais no cristal de GaAs tais como vacância de gálio, vacância de arsênio e impurezas substitucionais de cobre e selênio. A simulação de uma vacância de gálio no GaAs provocou o aparecimento de um nível de energia aceitador (profundo) e a vacância de arsênio provocou o aparecimento de 2 níveis doadores (profundos). Com a introdução de uma impureza de cobre no GaAs surgiu um nível aceitador energeticamente próximo ao nível produzido pela vacância de gálio. A impureza de selênio no GaAs provocou o aparecimento de um nível doador (raso) próximo a faixa de condução. Todos os resultados acima apresentados concordam perfeitamente com a evidência experimental. Por último incluímos o operador de massa de Ferreira-Leite para o estudo de níveis rasos de impureza. A partir dos resultados obtidos neste trabalho e da generalidade do modelo proposto abre-se um vasto campo para o estudo defeito em sólidos covalentes. A molecular cluster model of tetrahedrally coordinated covalent semiconductors is proposed. The boundary condition at the cluster surface is the crucial problem. A general solution to this problem is suggested. The energy spectra of GaAs cluster with seventeen atoms are obtained within the framework of the selfconsistent field multiple scattering method. A critical analysis of the \"dangling bonds\" effects on the electronic structure of the cluster is performed, and a suitable simulation of the rest of the crystal at the cluster boundaries is discussed. lt is show that the main features of the perfect crystal electronic structure emerge from the cluster spectrum, when the proposed boundary condition is assumed. The model was applied to \"the study of the electronic structure of vacancies and substitutional impurities in GaAs. The proposed cluster model leads to the correct location of the electronic levels, introduced by the .impurity, with respect to the band edges. The agreement between the calculated results and the experimental ones suggests that the molecular cluster approach proposed is reliable to deal with a wide range of problems associated with the electronic structure of perfect and imperfect IV and III-V covalent semiconductors.

A associação de moléculas orgânicas com materiais 2D constitui uma importante plataforma para estudos de ciência básica acerca da formação de sistemas moleculares autoconstruídos e também gera novas perspectivas de aplicações. Seguindo este conceito, esta tese descreve uma rica fenomenologia que está envolvida na interação da tionina com o grafeno, levando a um material híbrido formado por estruturas autoconstruídas bem organizadas sobre o grafeno. Esse sistema composto é investigado por microscopia de força atômica (AFM), medidas de transporte elétrico, espectroscopia Raman e também por cálculos de teoria do funcional da densidade (DFT). Os resultados mostram uma interssante evolução temporal das estruturas autoconstruídas de tionina sobre o grafeno, formando ou monocamadas moleculares na forma de ilhas ou estruturas filamentares cujo diâmetro corresponde à espessura de uma bicamada. Além disso, a estrutura molecular final é altamente orientada e segue as orientações cristalográficas dografeno. Tambem e observado que a tionina provoca um efeito de dopagem do tipo-n apreciável no grafeno. Isso, por sua vez, permite que a funcionalização do grafeno com a tionina seja utilizada como ferramenta para a concepção de novos dispositivos nanoeletrônicos, por meio de um controle seletivo de dopagem. Com o intuito de comparar a influência da natureza (hidrofílica ou hidrofíobica) do substrato na conformação das moleculas de tionina, experimentos adicionais usando mica como substrato hidrofílico são realizados, já que o grafeno é um substrato hidrofíbico. A conformação das mol éculas de tionina sobre o substrato hidrofílico e sobre o substrato hidrofóbico exibe tendências opostas: elas se assentam paralelamente a superfície da mica, ao passo que elas se depositam perpendicularmente à superfície do grafeno. Portanto, os presentes resultados pretendem contribuir para futuras aplicações das moléculas de tionina na construção de nanodispositivos baseados em grafeno, seguindo processos de autoconstrução molecular adequadamente escolhidos. The association of organic molecules with 2D materials constitutes an important testbed for both the basic science of self-assembly and its perspective applications. Following this concept, this thesis describes a rich phenomenology that is involved in the interaction of thionine with graphene, leading to a hybrid material by well-organized self-assembled structures atop graphene. This composite system is investigated by atomic force microscopy (AFM), electric transport measurements, Raman spectroscopy and density functional theory (DFT) calculations. Results show an interesting time evolution of thionine self-assembled structures atop graphene, forming either monolayer islands or well-organized bilayer filaments. Moreover, the final molecular assembly is highly oriented and follows specific crystallographic directions in graphene. A strong n-type doping effect in graphene, which allows the graphene functionalization with thionine to be used as a tool to design novel nanoelectronic devices through selective doping control, is also observed. In order to compare the influence of the substrate polarity in the conformation of thionine molecules, additional experiments using mica as a hydrophilic substrate are carried out, since graphene is a hydrophobic substrate. The conformation of thionine molecules over the hydrophilic substrate and over the hydrophobic substrate shows opposite trends: thionine molecules lay parallel to mica surface, while they lay perpendicular to graphene surface. Therefore, the present results may pave the way for future applications of thionine molecules in the construction of graphene-based nanodevices upon properly chosen molecular self-assembly processes.

O principal objetivo da spintrÖnica Ä entender os mecanismos que permitem controlar de forma eficiente tanto a configuraìïo de spin quanto as correntes de spin, orientando ao uso do grau de liberdade do spin como o elemento bçsico de dispositivos digitais. Por exemplo, o ?transistor spintrÖnico, no qual o \"ON\" e o \"OFF\" sïo definidos pela orientaìïo do spin. Muitos destes mecanismos propostos estïo baseados na geraìïo de corrente de spin em semicondutores tipo Rashba e isolantes topolùgicos (TIs) usando a interaìïo spin-ùrbita e campos elÄtricos. No entanto, embora os TIs apresentam estados de borda ou superfÆcie protegidos contra a desordem por uma certa simetria, os sistemas que tÉm sido propostos sïo muito sensÆveis aos processos de fabricaìïo, impurezas e efeitos de temperatura; de fato, nïo Ä trivial observar os fenÖmenos conhecidos ou inclusive obter experimentalmente o transporte de spin dominado pelos estados topologicamente protegidos. Nesta tese, usando cçlculos de primeiros princÆpios, modelos \"tight-binding\" e cçlculos de invariantes topolùgicos, foi proposta uma possÆvel soluìïo para estes problemas, nïo somente para predizer novos TIs de forma sistemçtica, mas tambÄm para sugerir novos fenÖmenos que permitam controlar as correntes de spin. Especificamente, i) exploramos a famÆlia de sistemas similares ao grafeno, propondo uma nova classe de inversïo de banda; ii) usando aprendizado de mçquina prevemos de forma sistemçtica novos TIs; iii) encontramos que os estados de bulk poderiam tambÄm ser protegidos pela simetria de reversïo temporal, e nïo necessariamente a procura deve ser focada em encontrar matÄrias com gap grande; iv) encontramos que um campo elÄtrico quebrando a simetria de espelho em isolantes topolùgicos duais permite controlar a polarizaìïo de spin, levando a uma geraìïo nïo dinëmica de spin o qual permitiria a construìïo de um transistor spintrÖnico; e v) estudamos a influencia dos estados de Bulk no transporte de estados de superfÆcie. Neste estudo, implementamos os invariantes topolùgicos: n£mero de Chern e invariante Z$_2$ nos cùdigos SIESTA, VASP e AIMS usados para cçlculos de primeiros princÆpios. TambÄm implementamos um modelo para o transporte eletrÖnico usando spin-ùrbita. Acreditamos que nosso trabalho ajuda no entendimento das propriedades dos TIs, dos efeitos de campos elÄtricos externos e as possÆveis aplicaì¢es para dispositivos. TambÄm acreditamos que nossa proposta, o controle da polarizaìïo de spin quebrando a simetria de espelho, poderia abrir uma nova çrea de estudo em TIs. The main goal of spintronics is to understand the mechanisms to efficiently control both spin configurations and spin currents, aiming the use of the spin degree of freedom as the basic element of digital devices, e.g., the \"spintronic transistor\" in which the ON and OFF are defined by the spin electron orientation. Many of the most promising proposed mechanisms are based on spin current generation in Rashba and/or topological semiconductors mainly mediated by the spin-orbit coupling and electric fields. However, despite topological insulators (TIs) are predicted to feature boundary (surface/edge for three/two dimensional systems) states protected by a given symmetry against disorder, the proposed TI candidates are extremely sensitive to fabrications processes, impurities, and temperature effects; indeed, it is difficult to observe the current known phenomena or even to experimentally achieve the spin transport regime governed by the topologically protected boundary states. In this thesis, based on first-principle calculation, tight-binding models and topological invariant calculations we propose possible solutions for these problems, not only systematically predicting new topological insulator candidates with suitable conditions to achieve the boundary states transport regime, but also suggesting novel phenomena allowing for the spin current control. Specifically, we have i) explored the honeycomb-lattice family proposing a new kind of band inversion; ii) used machine learning to systematically predict new two-dimensional TIs; iii) proposed that instead of focused on finding TIs exhibiting large band gaps, the bulk states can be intrinsically protected by the time-reversal symmetry; iv) found that an external electric field breaking the mirror symmetry in dual topological insulators can be used to control the spin polarization, leading to a non-dynamic spin-polarization generation and allowing the construction of a spintronic transistor; and v) studied the influence of the bulk states in the surface electronic transport. To address this issues we have also implemented the topological invariants: Chern Number Cn and the Z2 invariant within the SIESTA, VASP and AIMS codes which are used to performed first-principles calculations, and we made a model for the electronic transport considering spin-orbit coupling. We believe that our work advances the understanding of the properties of TIs, the external field effects in these systems, and their potential for device applications. We also believe that our proposal, i.e., the spin-polarization controlled by the mirror symmetry breaking, could open a new research area in TIs.

Neste trabalho foram realizadas simulações computacionais para investigar as propriedades eletrônicas de nanossistemas baseados em nanotubos de carbono e grafeno por meio de cálculos de primeiros princípios. Um dos nanossistemas investigados é formado por um nanotubo de carbono acoplado a eletrodos de nanofios de paládio encapsulados. Foi mostrado que estados provenientes dos eletrodos interagem fortemente com os estados do nanotubo de carbono. Cálculos de transporte eletrônico foram realizados para investigar a potencialidade desse nanossistema em aplicações como transistor de efeito de campo. Foi mostrado que a intensidade da corrente elétrica desse nanossistema pode ser variada com o campo elétrico de gate. Outro trabalho desenvolvido no presente trabalho tem como base um nanossistema formado pelo grafeno depositado nos substratos SiO2 amorfo e h-BN. Foi determinada a energia de adsorção e a quantidade de carga transferida para investigar a influênicas desses substratos na adsorção da molécula de H2 pelo grafeno. Foi mostrado que a energia de adsorção da molécula de H2 adsorivda na interface grafeno/SiO2 amorfo é menor em comparação com o grafeno suspenso ou disposto sobre o substrato h-BN. Além disso, a adsorção do H2 nessa região resulta em uma transferência de carga de uma ordem de grandeza maior em comparação com a adsorção no grafeno suspenso, sendo observado um deslocamento do Cone de Dirac em relação ao nível de Fermi. Esse estudo poderá contribuir para a construção de futuros sensores de H2 à base de grafeno. In this work, ab initio calculations were performed within DFT framework to analyse electronic properties of Carbon nanotubes and grapheme nano systems. In this work, computer simulations were performed to investigate the electronic properties of nanosystems based on carbon nanotubes and graphene within DFT framework. One of these systems studied is a Carbon nanotube semiconductor coupled to encapsulated leads of Pd nanowires. It has been shown that leads states interact strongly with the carbon nanotube states. Electronic transport calculations were performed to unfold new applications of this system, such as the field effect transistor. We noticed that charge current intensity can be tuned by electrical field. We also described the influence of amorphous SiO2 and h-BN, in H2 energy adsorption and charge transfer, where both materials are used as graphene substrates. It was shown that the latter adsorption energy in the graphene/Si02 is smaller than graphene/h-Bn and the graphene suspended itself. In fact this adsorption results in a charge transference one order greater than in the suspended graphene, which can be seen as a vertical shift of the Dirac Cone. This study may improve the construction of future H2 sensors based on graphene.

O principal objetivo dessa dissertação de mestrado é o estudo das propriedades estruturais e eletrônicas de umdosmateriaismais promissores para a nanoeletrônica, os nanotubos de carbono, na presença de defeitos do tipo vacâncias. Os defeitos estudados neste trabalho são as monovacâncias e multivacâncias em nanotubos de carbono armchair (5, 5). Para isso, realizamos cálculos quânticos de primeiros princípios baseados na teoria do funcional da densidade. Primeiramente, foi realizado um estudo sistemático das monovacâncias variando a sua concentração, para que possamos entender qual é a influência da distância entre esses defeitos no sistema. A partir de 14.784Å o efeito do potencial inserido pela vacância praticamente é desprezível. Seguindo essa sistemática, observamos também que a partir de 19.712Å a interação elástica entre defeitos é desprezível. Em todas as estruturas de bandas ocorre o surgimento de bandas de impureza, caracterizadas por uma localização de carga no defeito, principalmente no \"dangling bond\". Utilizando o procedimento NEB (nudge elastic band) obtivemos um valor de 0.55eV para a barreira de migração da vacância. Esse valor fornece um tempo aproximado de 0.156ms a 300K, para que a vacância salte de um sítio para outro na rede do nanotubo. Tendo isso, determinamos que a monovacância é um defeito que apresenta uma grande mobilidade no sistema, o que pode eventualmente ocorrer de uma encontrar-se com outras, formando sistemas maiores, como clusters de monovacâncias ou multivacâncias. Seguindo o nosso objetivo, realizamos um estudo sistemático das multivacâncias. Determinamos todas as reconstruções desses defeitos, nas quais observamos que as multivacâncias de índice par, apresentavam somente pentágonos e uma região central, e em contrapartida as de índice ímpar apresentavam pentágonos, uma região central e um dangling bond na sua estrutura final. Definidas as estruturas e as energias das multivacâncias, calculamos suas propriedades eletrônicas, onde é notório que a influência desses defeitos é muito mais drástica que as monovacâncias, devido a sua grande extensão no sistema. Realizamos cálculos de transporte eletrônico para todos os sistemas, utilizando o método de funções de Green fora do equilíbrio (NEGF-DFT), desenvolvido no nosso grupo. A partir desses cálculos, observamos que todos os defeitos modificam a estrutura eletrônica do sistema, uns mais outros menos, mas até para as multivacâncias maiores como a hexavacância, o sistema mantém o seu caráter metálico. Através das técnicas de funções de Green, mostramos que quando estamos utilizando condições periódicas de contorno há uma surgimento de minigap\'s espúrios. Estes não aparecem quando o vínculo de simetria translacional é quebrado via técnicas de funções de Green. The main purpose of this dissertation is the study of the electronic and structural properties in the presence of different types of vacancies, in one of the most promising materials for nanoelectronics, carbon nanotubes. The defects studied in this work are monovacancy and multivacancies in (5, 5) armchair carbon nanotubes. For that purpose perform quantum ab initio calculations based on density functional theory (DFT). Firstly, was made a systematic study of monovacancies varying its concentration, so we can understand what is the influence of the distance between these defects in the system. Undergoes reconstruction pentagon nonagon from14.784Å on words the effect of the potential created by the vacancy is practically negligible. Following this systematic approach, we also found that from 19.712Å the structural interaction between the defects tends to zero. In all band structures one observes impurity bands, characterized by charge localization in the defect, mainly in the dangling bond. Using the NEB (nudge elastic band) procedure we obtained a value of 0.55eV for the migration barrier of the monovacancy. This value provides an approximate time of 0.156ms at 300K for the vacancy to jump from one site to another on the nanotube network. Hence, we determined that the monovacancy presents a great mobility in the system, which may possibly inccur in two ore more vacancies merging with others to form a larger defect, such as clusters of monovacancies or a hole multivacancy. Following our goal, we conducted a systematic study of multivacancies. We determined all reconstructions of these defects. We observed that multivacancies with and even number of carbon atoms removed had only pentagons and a central region. In contrast the CNT with and odd numbers of carbon atoms removed have pentagons, a central region and a dangling bond in its final structure. Once we have defined the structures and the energies of the multivacancies, we calculated their electronic properties. It is clear that the influence of these defects is much more drastic than the monovacancy, due to the size of the defect in the system. We calculated the electronic transport for all systems, using a non-equilibrium Green\'s functions method (NEGF-DFT), developed in our group. From these calculations, we observed that all the defects alter the electronic structure of the system, but even for the largest multivacancy, the system maintains its metallic character. Using the Green\'s functions techniques, we show that the use of periodic boundary conditions leads to the emergence of spurious mini-gap\'s. These do not appear when the translational symmetry is broken using Green\'s function approach and a true open system is considered.

O objetivo desta dissertação é estudar os efeitos estruturais e eletrônicos em fulerenos menores e C60 causados pela dopagem substitucional com boro e nitrogênio para aplicações em eletrônica molecular. Estudamos as propriedades eletrônicas e estruturais de possíveis retificadores moleculares formados por pares de fulerenos menores dopados com boro e nitrogênio. A molécula C@C59N foi estudada e suas propriedades estruturais e eletrônicas comparadas com as do endofulereno N@C60. No estudo da dopagem dos fulerenos utilizamos o método semiempírico Parametric Method 3 (PM3). Foram calculadas as geometrias de equilíbrio e os calores de formação, que serviram para investigar a estabilidade relativa dessas moléculas. Para cada dopante identificamos os sítios de substituição que mais favorecem à estabilidade termodinâmica das moléculas. Dentre todos os fulerenos menores estudados os isômeros do C5o atingiram a maior estabilidade quando comparados com o C60. Com os pares de moléculas mais estáveis obtidas no trabalho anterior, montamos os retificadores em uma estrutura do tipo D-ponte-A, onde D e A representam doador e aceitador de elétrons. Para as moléculas isoladas, calculamos as estruturas eletrônicas através da Teoria do Funcional da Densidade (DFT) com o funcional BLYP e a base 6-31G*. No caso dos pares usamos o método DFT com o funcional BSLYP e a base 3-21G* para obter as geometrias de equilíbrio e as estruturas eletrônicas. Aplicando um campo elétrico sobre as moléculas, investigamos a facilidade de transferência de cargas entre fulerenos. Concluímos que fulerenos menores possuem um grande potencial para construção de um diodo molecular. As propriedades da molécula hipotética C@C59N foram comparadas com as bem Conhecidas C60, C59N e N@C60. A energia de ligação por átomo da molécula é comparável às energias de ligação dos outros fulerenos, em particular do seu isômero N@C60. Devido à tendência dos azafulerenos em formar dímeros, verificamos a estabilidade da molécula N@C60 quando comparada com o dímero N@C60 )2. . Tanto as geometrias quanto as estruturas eletrônicas foram calculados via DFT, BSLYP/6-31G*. Concluímos deste estudo que a molécula C@Ge¡/ é estável energeticamente, como também a interessante possibilidade do uso do dímero (C@C59N)2 como um bit quântico. The present dissertation is devoted to the study of the effects on small fullerenes and 060 caused by the substitutional doping of boron and nitrogen for applications in molecular electronics. Electronic and structural properties of molecular rectifiers formed by small fullerenes doped with boron and nitrogen have been studied. The molecule C@C59 N has been investigated and its structural and electronic properties compared with those of the endofullerene N@C60 To study the doping of the fullerenes we used the semiempirical method Para­ metric Method 3 (PM3). Ground state conformations and heats of formation were obtained and used to investigate the relative molecular stability. We indentified the most favorable molecular substitution sites for the thermodynamic stability of each dopant. Among all small fullerenes investigated, the isomers of C50reached the largest stability when compared with 060 Molecular rectifiers with a structure of the type D-bridge-A, where D and A indicate electron donor and acceptor, respectively, were built with the most stable pairs found in the previous part of. The Density Functional Theory (DFT) with the functional BLYP and the base 6-31G* was used to calculate the electronic struc­ tures of the isolated molecules. Geometry optimizations and electronic structures of the pairs, were carried by DFT, B3LYP j3 21G*, method. The asymmetry of the charge transfer was assessed through the application of an externai electric field. We concluded that small fullerenes are promising candidates for the construction of molecular rectifiers. The properties of the hypothetical molecule C@C59 N were compared with those well known C60 , C59 N e N@C60 molecules. The binding energy of this molecule is comparable with that of the other fullerenes, in particular with that of its isomer N@C60 Due to the tendency of the azafullerene in forming dimers, the stability of the dimer (C@C59 N)2 was investigated. The molecular conformations and the electronic structures were obtained by the DFT, B3LYP/6-31G*, method. We con­ cluded that (C@C59 N) 2 molecule should be as stable as the azafullerene dimer. Our results point to the interesting possibility of using this system as a quantum bit.

Apresentamos um estudo ab initio da adsorção de átomos de Au em nanotubos de carbono (SWNT), usando a teoria do funcional da densidade (DFT). Fizemos uma análise sistemática da adsorção de um único átomo de Au em diferentes configurações estruturais sobre o nanotubo de carbono. Foi possível determinar o sítio mais estável, as barreiras e a freqüência de difusão do sistema Au-SWNT. Observamos que o átomo de Au prefere ficar sobre os átomos de C. Estimamos uma energia de ligação da ordem de -0.30eV, uma distância de equilíbrio (Au-C) da ordem de 2.22 \'A \', e que a barreira de difusão do átomo de Au sobre as ligações C-C variam de 0.04eV a 0.10eV. Estimamos também uma freqüência de difusão da ordem de \'10 POT.11\'\'s POT.-1\'. Nossas análises mostram uma fraca interação Au-SWNT, o que já era previsto pelos experimentais. Nosso estudo também inclui a adsorção de dois átomos de Au sobre o nanotubo de carbono, onde analisamos algumas possíveis configurações iniciais de adsorção dos átomos de Au. Observamos que os átomos de Au formam dímeros, independente da configuração inicial, e tendem a se desligar do nanotubo de carbono. Mas observamos que existem regiões de superfície de potencial onde o dímero de Au liga com o nanotubo de carbono. Por exemplo, quando o dímero de Au fica alinhado radialmente com o nanotubo de carbono, a energia de ligação estimada é da ordem de -0.60eV Systematic study of the adsorption of Au atoms in carbon nanotubes

Neste trabalho estudamos o magnetismo no modelo de Hubbard em uma dimensão (1DMH) via Teoria do Funcional da Densidade (DFT). Dentro desse contexto, abordamos três tópicos: (i) Baseados numa recente proposta de generalização da DFT para magnetismo não colinear, estudamos numericamente por meio de diagonalização exata o comportamento magnético do 1DMH adaptado para o caso não colinear. (ii) Desenvolvemos e aplicamos o formalismo da DFT para magnetismo não colinear no espaço discreto e comparamos os resultados do cálculo do sistema Kohn-Sham (KS) com os obtidos no passo (i) através da diagonalização exata. Aqui testamos uma proposta de aproximação para o funcional de troca e correlação no estado de onda de densidade de spin (SDW). (iii) Construímos e testamos uma aproximação da densidade local (LDA) para o funcional de troca e correlação baseados na solução exata do modelo de Hubbard homogêneo, dada pelo Ansatz de Bethe (BA). Comparamos os resultados do cálculo numérico oriundos da BA-LDA com os provenientes da diagonalização exata, obtendo resultados satisfatórios tanto para o estado SDW como para vários sistemas não homogêneos (impurezas, super-redes, potencial binário e potencial degrau). O bom acordo entre a diagonalização exata e a DFT mostra que esta última pode ser aplicada com sucesso nos casos em que a diagonalização exata é inviável. Paralelamente, adaptamos o formalismo da DFT-SDW, usado no passo (i) para aplicação em cálculos ab initio de estrutura de bandas na aproximação Muffin- Tin. Objetivando, nesse úl¬timo contexto, desenvolver as equações matemáticas necessárias para a implementação numérica desse método, fornecendo assim o formalismo necessário para futuros cálculos ab initio In this work we study the magnetism of the Hubbard Model in one dimension (1DMH) via the Density Functional Theory (DFT). In this context, we considered three different phys¬ical context topics: (i) based on a recent generalization proposed to DFT for non-collinear magnetism, we performed an exact numerical diagonalization in order to study the magnetic behavior of the 1DMH; (ii) we developed and applied the DFT formalism, using the Kohn-Sham (KS) scheme, for non-collinear magnetism in the discreet space and we compared the results with those obtained in the step (i) through exact diagonalization. In that approach we tested an approximation for exchange and correlation functional in the framework of the spin density wave state (SDW); (iii) finally, we built and tested a local density approximation (LDA) for the functional of exchange and correlation based on the exact solution of the homogeneous Hubbard model, given by the Bethe Ansatz (BA). We compared the results of BA-LDA obtained from the numerical calculation using the exact diagonalization, yielding satisfactory results for the SDW state, as well as several inhomogeneous systems (impurity, super-lattice, binary and step potential). The good agreement between exact diagonalization and DFT shows that this last can be applied with success in the cases the diagonalization exact is not viable. We also adapted the DFT-SDW formalism, used in the step (i), for applications in ab initio calculations of band structure in the Muffin-Tin approximation. Our goal, in this last context, is to develop the necessary mathematical equations for the numerical implementation of this method, thus provinding the necessary formalism for future ab initio calculations.

Neste trabalho, filmes amorfos de oxinitreto de silício (alfa-SiO IND.XN IND.Y:H) foram crescidos pelo processo de Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) a temperatura da 320ºC. No processo de deposição foi utilizada a mistura dos gases óxido nitroso (N IND.2O) e silano (SiH IND.4), variando-se a razão entre os seus fluxos (Re= N2O/SiH4) num intervalo de 0,25 Re 5,00. Foram obtidos filmes com diferentes composições químicas, sendo ricos em O (65 at.%) para Re 2,00 e ricos em Si (44 at. %) para Re 1,50. A técnica de Rutherford backscattering spectroscopy (RBS) foi utilizada para determinar a composição química dos filmes. Os dados de RBS mostram um decréscimo da quantidade de O, enquanto que as quantidades de Si e N aumentam com o decréscimo de Re. A morfologia dos filmes foi estudada por Small Angell X-ray scattering (SAXS), Transmissio Electron Microscopy (TEM) e medida de densidade pelo método de flutuação. Os dados de SAXS revelam a presença de centros espalhadores com raio médio que varia de 10 Ã a 100 Ã. Os resultados de TEM mostram a presença de aglomerados esféricos dispersos numa matriz de mesmas espécies atômicas. A concentração de poros nos filmes é inferior a 10% e diminui com o aumento do conteúdo de oxigênio. Tanto a estrutura de ordem local quanto as ligações químicas foram investigadas pelas técnicas de X-ray Absorption Near Edge Structure (XANES), Extented X-ray Absorption Fine Structure (EXAFS) e Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). foi desenvolvido um potencial modelo de interação para simular a estrutura atômica do oxinitreto de silício amorfo e compará-la com os dados experimentais. As simulações computacionais foram realizadas utilizando o método de Monte Carlo (MC)-Metropolis. A análise estrutural das amostras ricas em O, tanto do ponto de vista experimental quanto teórico (obtidos por MC), mostram que a estrutura básica da rede é um tetraedro, onde o átomo central é o Si conectado por O e N. Os resultados experimentais das amostras ricas em si, apontam para a formação de agregados de Si, embebidos dentro de uma matriz de Si-O-N. Tratamentos térmicos a vácuo em temperaturas entre 550 e 1000 ºC promovem a efusão de hidrogênio e segregação de diferentes fases. In this work, thin films of amorphous silicon oxynitride(alfa-SiOxNy:H) were deposited by Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) at 320 ºC. In the deposition process a mixture of nitrous oxide (N2O) and silane (SiH4) was used, varying their flow ratio (Re= N2O/SiH4) in an interval of 0,25 Re 5,00. Films with different chemical composition were obtained, being O-rich (65 at.%) for Re 2,00 and Si-rich (44 at.%) for Re 1,50. The Rutherford backscattering spectroscopy (RBS) was used to determine the atomic content of the films. The RBS data showed a decrease of the oxygen content while the Si and N contents increase with the decrease of Re. The films morphology was studied by Small Angle X-ray scattering (SAXS), Transmission Electron Microscopy (TEM) and density measurements by the flotation method. The SAXS data revealed the presence of scattering centers with mean radius from 10 Ã to 100 Ã. The TEM data showed the presence of spherical clusters dispersed in a matrix of the same atomic species. The concentration of pores in the material is less than 10% and decreases with the increase of oxygen content. The local atomic structure and chemical bonds were investigated by X-ray Absorption Near Edge Structure (XANES), Extended X-ray Absorption Fine Structure (EXAFS) and Fourier Transform Infrared spectroscopy (FTIR). A model of interatomic potential was developed to simulate the atomic structure of the amorphous silicon oxynitride in order to be compared with the experimental data. The computer simulations were performed by the Monte Carlo (MC) Metropolis method. The structural analysis of the O-rich samples, obtained by both experimental and theoretical simulations (obtained by MC), showed that the basic structure of the network is tetrahedral, being Si the central atom connected by O and N. The experimental results of the Si-rich samples indicate the formation of Si aggregates, embedded in a Si-O-N matrix. Annealing in vacuum, at temperatures between 550 e 1000 ºC, promoted hydrogen effusion and segregation of different phases.

Esta tese apresenta um estudo sistemático da síntese e das propriedades físicas de amostras policristalinas de Nd IND. 1-X R IND. X NiO IND. 3; R = Sm, Eu, 0 < OU = X < OU = 1. Estes materiais apresentam uma transição de fase metal-isolante MI em temperaturas 200 < OU = T IND. MI < OU = 400 K. Amostras foram produzidas a partir do método de precursores sol-gel, sinterizadas a 1000 GRAUSC e sob pressões de O IND. 2 de até 80 bar. O estudo da influência da substituição de R POT. 3+ na matriz de NdNiO IND. 3 foi realizado a partir das caracterizações através de medidas de difração de raios-X DRX, difração de neutrons como função da temperatura DRN, transporte elétrico ro(T), transporte térmico capa(T), coeficiente Seebeck S(T), calorimetria diferencial e susceptibilidade magnética qui(T). Os resultados de DRX revelaram que as amostras são monofásicas e cristalizam-se na estrutura perivskita distorcida ortorrombicamente, grupo espacial Pbnm. As medidas de DRN realizadas nas amostras de Nd IND. 1-XEu IND. X NiO IND. 3 mostraram a evolução dos parâmetros de rede e do volume da cela unitária V como função da temperatura. Estas caracterizações revelaram que, em T DA ORDEM DE T IND. MI, ocorre uma expansão em V, assim como um aumento do ângulo de ligação Ni-O e uma diminuição do ângulo de \"superexchange\" teta. Medidas de ro(T) revelam a ocorrência da transição MI em um amplo intervalo de temperatura 200 < OU = T IND. MI 400 K. Através destas medidas verificou-se também a presença de histerese térmica ocorre decresce continuamente com o aumento de x, até anular-se em x > 0,5 e em x > 0,35 para R=Sm e Eu, respectivamente. Este resultado foi confirmado através das medidas de capa(T) e S(T). Além disso, verificou-se a importância da contribuição da rede na capa(T). As medidas de S(T) indicam que os portadores de carga são elétrons e que a densidade de ) estados no nível de Fermi N(E IND. F) foi estimada ser da ordem de 10 POT. 23 (eVcm POT. 3) POT. -1. Os valores de T IND. MI e a presença ou não de histerese térmica foram verificados através das medidas de DSC. Um estudo foi feito para verificar qual a maneira mais precisa de subtrair a contribuição dos íons terras-raras nas medidas de susceptibilidade magnética qui(T) dos compostos Nd IND. 1-X R IND. X NiO IND. 3. Após estas correções foi possível verificar o ordenamento magnético da sub-rede do Ni POT. 3+ na região de temperatura T IND. n DA ORDEM DE 200 K para as amostras com x < 0,4 e x < 0,25 para R=Sm e Eu, respectivamente. Ajustes lineares feitos em qui(T) acima de temperaturas T > 200 K revelaram valores de momentos magnéticos efetivos müeff variando de 1,7 a 1,8 mü IND. B o que está em concordância com o valor esperado de müeff DA ORDEM DE 1,76 mü IND. B do íon livre de Ni POT. 3+. Adicionalmente, uma separação precisa do termo independente da susceptibilidade magnética foi efetuada e a susceptibilidade de Pauli dos materiais foi encontrada. Foi possível então obter uma estimativa da densidade de estados no nível de Fermi N(E IND. F), que gerou valores similares aos obtidos via medidas do coeficiente Seebeck. Entretanto, o comportamento de qui(T) corrigido abaixo de T IND. n revelou características de um antiferromagnetismo não convencional devido a um aumento monotônico de qui(T) com o decréscimo da temperatura e a presença de irreversibilidade nas curvas resfriadas a campo magnético zero ZFC e do refinamento de estrutura estimou-se que a valência no Ni nas amostras de Nd IND. 1-X R IND. X NiO IND. 3 DA ORDEM DE 3. Estimativas grosseiras da largura de bando W do O 2ro e da energia de transferência de carga delta para a série de compostos Nd IND. 1-X R IND. X NiO IND. 3 revelaram valores compatíveis com aqueles ) encontrados na literatura. De maneira geral, as caracterizações das propriedades estruturais, de transporte e magnéticas sugerem que os compostos Nd IND. 1-X R IND. X NiO IND. 3 podem ser classificados como sistemas onde correlações eletrônicas e flutuações dessas correlações ocorrem. Foram discutidas algumas limitações acerca da aplicabilidade dos modelos vigentes para a explicação da transição metal-isolante nos niquelatos aqui estudados. This work reports a systematic study on the synthesis and general physical properties of polycrystalline samples of Nd IND. 1-X R IND. X NiO IND. 3; R = Sm, Eu, 0 < OU = X < OU = 1. These compounds exhibit a metal-insulator MI phase transition in a broad range of temperature 200 < OU = T IND. MI < OU = 400 K. The samples were prepared through sol-gel precursors and sintered at extreme conditions: high temperatures 1000 GRAUSC and under oxygen pressures up to 80 bar. These samples were characterized by several techniques including X-ray powder diffraction XRD, neutron diffraction as a function of temperature NRD, electrical resistivity ro(T), thermal conductivity capa(T), Seebeck coefficient S(T), differential scanning calorimetry DSC, and magnetic susceptibility qui(T). The results of XRD revealed that all samples are single phase and crystallize in an orthorhombic structure, space group Pbnm. The NRD data, combined with the Rietveld analysis, indicated small changes in the lattice parameters a, b, and c and in the volume V of the unit cell T DA ORDEM DE T IND. MI. Such a small change in these parameters is accompained by either a little decrease of the superexchange angle teta and a small expansion of the Ni-O bond-length. The ro(T) data exhibit interesting features such as: (1) a metallic-like behavior of ro(T) at high temperatures; (2) a huge increase of the magnitude of ro(T) at T DA ORDEM DE T IND. MI; and (3) a thermal hysteresis occurring just below T DA ORDEM DE T IND. MI in a temperature interval as large as 100K. Such a thermal hysteresis is characteristic of a first order MI transition and was found to vanish with increasing substitution of x. This strongly suggests that increasing x modify the character of this transition to second order. Thermal properties were carried out and confirmed the change of this MI transition with increasing x. In addition, an analysis of the capa(T) data indicate that phonons are the major thermal carriers in these nickelates. Also, the Seebeck coefficient S(T) data revealed features of a conventional metal at higher temperatures with electrons as carriers. An accurate analysis of the S(T) data based on simple band structure arguments indicate a density of states at the Fermi level of 10 POT. 23 (eVcm POT. 3) POT. -1 and energy gaps in the insulating regime close to 20 meV. The character of the first order transition in lightly substituted samples at T DA ORDEM DE T IND. MI was also inferred from the DSC data. The S(T) data confirmed the occurrence of the metal-insulator transition and the already observed change from first to second order character with increasing x. The magnetic susceptibility ípsilon(T) data have been precisely corrected by a systematic subtraction of the R POT.3+-ion contribution of the measured qui(T). Linear adjusts of the corrected curves above 150K where found to fit the Curie-Weiss law with effective magnetic moment of mü IND. EFF ~ 1.76 mü IND. B, which is close to the free-ion value of mü IND. EFF ~ 1.76 mü IND. B (Ni POT. 3+). These results indicate that the Ni POT. 3+ array displays an antiferromagnetic ordering below a well-defined temperature T IND. N, which is close to T IND.MI for Nd IND. 1-X R IND. X NiO IND. 3 and lightly substituted samples. However, the evolution of the susceptibility of the Ni POT. 3+ array displays features which are fingerprints of unconventional antiferromagnetic state. These features, observed mostly below T IND. N, include a field independent irreversibility of qui(T) and a systematic increase of qui(T) with decreasing temperature, resembling that of a paramagnet. An analysis of the electronic contribution to ípsilon(T) resulted in a density of states at the Fermi level close to the one estimated from the S(T) data. These results are discussed within the context of recent experimental results and theories employed to explain the origin of the metal-insulator transition in these nickelates.

Neste trabalho foram efetuados estudos importantes e pioneiros sobre as propriedades estruturais, eletrônicas e termodinâmicas dos nitretos e de suas ligas, através de dois métodos de primeiros princípios distintos, o FLAPW (\"Full-potential Linear Augmented Plane Wave\") e o pseudopotencial combinado com a aproximação quasequímica generalizada. Na primeira parte, utilizando o método FLAPW, calculamos as estruturas de bandas para os nitretos cúbicos do grupo-IH, BN, AIN, GaN e InN. Foram obtidos valores para a constante de rede e \"bulk modulus\" para os nitretos do grupo-III através de cálculos relativísticos da energia total. Através das estruturas de bandas e analisando o topo da banda de valência e o fundo da banda de condução perto do ponto r ou, no ponto k correspondente ao mínimo da banda de condução, derivamos os respectivos valores para as massas efetivas de elétron e de buraco pesado, leve e de \"split-off\' e correspondentes parâmetros de Luttinger. Todos os resultados são comparados com dados experimentais e teóricos existentes na literatura. Na segunda parte, utilizando o método FLAPW, estudamos a influência da impureza de Mg na estrutura eletrônica do GaN cúbico (c-). Realizamos cálculos da otimização da geometria, incluindo deslocamentos dos primeiros e segundos vizinhos, para os casos da impureza com estados de carga neutro e negativo. Obtivemos o valor de 190 meV para o deslocamento de Franck-Condon da energia térmica, o qual apresenta um bom acordo com os dados experimentais de fotoluminescência e efeito Hall. Nós concluímos que os primeiros e segundos vizinhos desempenham um papel importante na determinação das energias do nível aceitador resultante da dopagem do c-GaN com Mg. Na terceira parte, nós apresentamos cálculos das propriedades eletrônicas, estruturais e termodinâmicas de ligas cúbicas envolvendo os nitretos do grupo-III, InxGa1-xN, InxAl-xN, AlxGal-xN, BxGal-xN e BxA1-xN. Nós combinamos o método de expansão de \"clusters\" através da aproximação quasequímica generalizada (\"Generalized Quasichemical Approximation -GQCA\") com cálculos de pseudopotenciais \"ab initio\" DFT-LDA. Para todas a ligas, exceto a de AlxGal-xN, encontramos separação de fase para temperaturas próximas das temperaturas de crescimento. Generalizamos o método de expansão de \"c1usters\" para estudar a influência da tensão biaxial. Encontramos uma significativa supressão da separação de fase induzida pela tensão para as ligas de InxGal-xN e InxAh-xN, sendo no caso da liga de InxGal_xN confirmado experimentalmente. Observamos também que flutuações da energia do \"gap\" da liga de InxGal-xN permitem definir valores mínimo e médio para a energia do \"gap\" com diferentes valores para o \"bowing\". Observamos que a tensão biaxial reduz as flutuações da energia do \"gap\", resultando em uma diminuição do valor do \"bowing\". Através deste estudo mostramos uma possível explicação para a discrepância experimental para valores do \"bowing\". In this work we performed a pioneer theoretical study of structural, electronic and thermodynamic properties of the group-III nitrides and their alloys, by using two distinct first principles methods, the FLAPW full potential linear augmented plane wave and the pseudopotential-plane-wave method combined with the generalized quasichemical approximation. In the first part of our work, by using the FLAPW, we present the electronic band structures ofthe zinc-blende-type group-III nitrides compounds, BN, AIN, GaN, and InN. Lattice constant and bulk modulus are obtained from fuH relativistic total-energy calculations. Electron, heavy-, light-, and split-off-hole effective masses and corresponding Luttinger parameters are extracted from the band-structure calculations. A comparison with other available theoretical results and experimental data is made. In the second part of our work, by using the FLAPW method, the electronic structure of Mg impurity in zinc-blende (c-) GaN is investigated. Full geometry optimization calculations, including nearest and next-nearest neighbor displacements, were performed for the impurity in the neutral and negatively charged states. A value of 190 meV was obtained for the Franck-Condon shift to the thermal energy, which is in good agreement with that observed in recent low temperature photoluminescence and Hall-effect measurements. We conclude that the nearest and the next-nearest neighbors of the Mg impurity replacing Ga in c-GaN undergo outward relaxations which play an important role in the determination ofthe center acceptor energies. In the third part of our work, we present a study of electronic, structural, and thermodynamic properties of the cubic group-III nitrides alloys, InxGal-xN, InxAll_xN, AlxGal-xN, BxGal-xN e BxAll-xN. We combined the generalized quasichemical approximation (GQCA) with an ab initio pseudopotential-plane-wave method. For alI alIoys, except the AlxGal-xN, we observe a miscibility gap for temperatures near those of the growth. The cluster treatment is generalized to study the influence of biaxial strain. We find a remarkable suppression ofphase separation in InxGal-xN and InxAll-xN induced by strain which is confirmed by experiments on the InxGal_xN alloy. We also observed that the gap fluctuations in the InxGal-xN alloy allow the definition of a minimum gap and an average gap with different bowing parameters. Biaxial strain drastically reduces the gap fluctuations, resulting in a reduction of the bowing. The different gaps and the strain influence investigated provide an explanation for the discrepancies found in the experimental values of the bowing parameter.

Nesta tese, empregamos cálculos de primeiros princípios para investigar duas questões relacionadas com propriedades estruturais e eletrônicas de nanotubos de carbono. Na primeira delas, estudamos a influência de deformações mecânicas nas pripriedades eletrônicas dos nanotubos. Especificamente, procuramos responder à pergunta "de que maneira a estrutura eletrônica de um nanotubo é alterada quando ele é dobrado?" Mostramos que a região mais tensionada do tubo deformado comporta-se como um ponto quântico. Esta região pode ser pensada como um defeito que introduz estados no gap do tubo original. Mostramos que uma outra abordagem possível é encarar o sistema como uma junção semicondutor/metal/semicondutor. Neste caso, a acentuada curvatura da dobra produz efeitos de hibridização que lhe conferem um carácter metálico. O sistema estudado mostrou-se interessante também do ponto de vista estrutural, pois átomos de carbono com número de coordenação 4 apareceram na região da dobra. A obtenção de um ponto quântico com um sistema composto de um único elemento químico pela aplicação apenas de uma força mecânica constitui um dos aspectos mais interessantes deste trabalho.O segundo trabalho refere-se ao processo de oxidação de nanotubos de carbono. A oxidação é o processo que leva à abertura dos tubos para seu posterior preenchimento com outros compostos. Levantamos duas questões: "por que a oxidação ocorre preferencialmente nas extremidades do tubo?" e "como e por que os tubos se mantém abertos após a oxidação?" Mostramos que a liberação da energia elástica acumulada nas pontas dos tubos têm um papel fundamental no processo de oxidação. Mostramos, ainda, que um anel de átomos de oxigênio pode estabilizar a extremidade aberta de um nanotubo de parede única, e que existe uma alta barreira de energia evitando o seu fechamento por sublimação de moléculas de CO2.

Neste trabalho desenvolvemos um potencial empírico para descrever as ligações químicas entre os átomos de silício, nitrogênio e hidrogênio usando a forma funcional de Tersoff. Exploramos as propriedades estruturais do nitreto de silício amorfo (a-SiNx:Hy) via simulação Monte Carlo e comparamos com dados experimentais. A boa descrição do sistema a-SiNx:Hy, para uma faixa de valores da concentração de nitrogênio (0

Estudamos os processos de formação e de agregação de defeitos dipolares no LiF dopado com Mg POT.2+, nos haletos alcalinos KCI, KBr e KI dopados com Ge POT.2+, Ga POT.+ e Sn POT.2+ e no espinélio (MgAl IND.2 O IND.4) dopado com Cr POT.2+, Cr POT.3+, Co POT.2+, Co POT.3+, Mn POT.2+, Mn POT.3+, Fe POT.2+ e Fe POT.3+ através da técnica de simulação computacional estática. A técnica consiste em calcular a energia dos defeitos segundo uma metodologia muito bem sucedida incorporada nos programas Hades II e Gulp. Os resultados obtidos no estudo do LiF: Mg POT.2+ indicam que os trimeros são obtidos mediante a agregação de três dipolos isolados não havendo uma fase intermediária de dimerização. A energia obtida para a reorientação de um dipolo impureza - vacância (I - V) foi de 0,864eV enquanto que para o modelo impureza - intersticial (I - I) foi de 0,66IeV indicando uma possível coexistência dos dois tipos de defeitos. Analisamos os cristais KBr, KCI e KI dopados com as impurezas Ga POT.+ Ge POT.2+ e Sn POT.2+ e, a partir da energia de ligação dos agregados de defeitos dipolares, verificamos que os dimeros I - V são preferencialmente formado nos casos KBr:Sn POT.2+, KCI:Sn POT.2+ e KCI:Ge POT.2+. Os resultados obtidos para o Ga POT.+ indicam que não ocorre um deslocamento \"off - centre\". Analisando o espinélio MgAl POT.2 O POT.4 verificamos que a não estequiometria presente nas amostras artificiais é determinada pela substituição do Mg POT.2+ pelo Al POT.3+ e que a possibilidade da troca entre os sítios provoca no material normal um comportamento similar ao do espinélio invertido. As impurezas Cr POT.3+, Co POT.3+ e Mn POT.3+ ocupam preferencialmente os sítios octaédricos em substituição ao Al3+. Por outro lado, observamos que no caso do ferro os íons F e2+ ocupam preferencialmente os sítios tetraédricos podendo também ocupar sítios octaédricos e que os íons Fe3+, em sítios octaédricos, seriam provenientes da oxidação do Fe2+ que já estaria ocupando este sítio. A partir do comportamento dos defeitos, gerados pela inserção das impurezas, verificamos que, ao menos, dois dipolos podem ser formados nos espinélios. Comparando os cálculos efetuados com os resultados de Corrente de Despolarização Termicamente Estimulada (CDTE) concluímos que o dipolo formado pelo par [Mg POT.2+]Al POT.3+ O POT.- seria responsável por uma banda de CDTE em 160K, que não se modifica nem com tratamentos térmicos nem com a irradiação, e que o dipolo [Fe POT.2+] Al POT.3+ O POT.- seria responsável por um pico em 260K que é favorecido pela irradiação da amostra. Computer modelling methods, based on the lattice energy minimisation, have been used to study the possibility of dipolar defect configuration in LiF:Mg2+, KCI, KBr and KI doped with Ge2+, Sn2+ and MgAl2O4. spinels doped with Cr2+, Cr3+, Co2+, Co3+, Mn2+, Mn3+, Fe2+ and Fe3+. Calculations have been carried out using standard defect simulation procedures, programmed in the GULP and HADES programs. In the case of LiF:Mg2+ the activation energy 0,661 e V fur impurity-interstitial (I-I) and 0,864eV for impurity-vacancy (I-V) dipoles are near enough to consider the possible coexistence of both. It was also shown that three dipoles form a trimer without the occurrence of an intermediary dimer. The results for KCl, KBr and KI indicate that I-V dimers are more stable than single dipoles in KBr:Sn2+, KCJ:Sn2 + and KCJ:Ge2+ and that there is no Ga+ off-centre displacement. MgAl2O4 spinels present intrinsic defects originate from cation antisite disorder due to partial interchange of the positions of Mg2+ and Al3+. It was a1so found that the probability of Al3+ replacing Mg2+ is higher than the inverse process. The results of the simulation studies indicate that the configuration energy is lower for Al3+ being replaced by the trivalent impurities Cr3+, Co3+ and Mn3+ than for the replacement of Al3+ and Mg2+ by the divalent impurities Cr2+, Co2+ and Mn2+. It was a1so verified that Fe2+ may occupy both tetrahedral and octahedral sites. The observed Fe3+ in octahedral sites are provided by the oxidation of Fe2- in these positions. Following the behaviour of the defects in MgAl204 spinels, two types of dipoles may occur. Thermally Stimulated Depolarisation Current (TSDC) curves show two dipolar bands at 160K and 260K The 160K band is affected neither by heat treatments nor irradiation and the 260K band is favoured by the irradiation of the samples. In comparison with the TSDC results the two observed dipolar bands may be attributed to the dipoles [Mg2+]Al3+ - O- and [Fe2+]Al3+ -O- respectively.

Apresentamos uma teoria para obtenção de seções de choque de espalhamento inelástico de luz via mecanismos de flutuações de densidade de carga e spin em um gás de elétrons não-uniforme formado por um sistema multi-camadas de GaAs periodicamente &#948-dopadas com concentração eletrônica relativamente alta. Os cálculos, onde estão inclusos efeitos da interação coulombiana entre os portadores, efeitos de correlação e troca dinâmicos e o acoplamento com fônons LO, foram efetuados em condições de extrema ressonância com o gap de split-off do GaAs. Em tais condições, a estrutura detalhada dos níveis de energia dos buracos de spin-split torna-se extremamente importante e é fundamental para o surgimento do espectro de partícula independente apresentado nos espectros polarizados. Este comportamento é revelado através da seção de choque de espalhamento que consiste da parte imaginária de uma função resposta constituída de um termo de caráter de partícula independente e outro de caráter coletivo. De forma a levar em conta o amortecimento das flutuações de densidade, propõe-se uma função espectral baseada na conservação da corrente local. Comparação com formas de linha experimentais disponíveis para o caso de espectros despolarizados mostram excelente concordância. No caso dos espectros polarizados a concordância se deu em nível semi-quantitativo, já que excitações de caráter coletivo obtidas experimentalmente apresentaram intensidade menor do que aquelas fornecidas pela teoria. Tal discrepância é atribuída a efeitos de desordem introduzidas no processo de dopagem e que implicam na quebra das regras de conservação de momentum. We present a theory for the inelastic light scattering cross-section for the mechanisms of charge and spin-density fluctuations in the relatively high concentration of the non-uniform electron gas of a multi-layered &#948-doped GaAs system. The calculations are done in conditions of extreme resonance with the spin-split edge of GaAs and include the effects of Coulomb interactions between the carriers, dynamical exchange-correlations and coupling with LO phonons. In such conditions, the detailed energy level structure of the spin-split holes becomes extremely important and is responsible by the single-particle behavior presented in the polarized spectrum. This behavior revealed by the scattering cross-section derived from the imaginary part of a response function, consists of a term showing single particle character and another displaying collective character. To include the damping of the density fluctuations, a spectral function is proposed based on the foreknowledge that the local current must be conserved. Comparison with the available experimental line-shapes for the depolarized spectra show excellent agreement. In the case of polarized spectra the agreement was given in semi-quantitative terms as experimental collective excitations present less intensity than those calculated by the theory. Such difference is attributed to disorder effects produced during the doping process which results in break down of momentum conservation rules.

Neste trabalho nós estudamos as propriedades de nanopartículas de Si hidrogenadas, limpas e com oxidação da superfície, como simulação do material Silício poroso. Para tal, desenvolvemos um procedimento para o cálculo da geometria, propriedades vibracionais e espectro ótico de sistemas semicondutores complexos, usando as técnicas semiempíricas de Química Quântica. As técnicas escolhidas foram completamente reparametrizadas para os átomos de Si e O, e assim apresentamos as novas parametrizações que chamamos AM1/Cristal e Zindo/Cristal. Contrariamente ao silício cristalino, o material poroso emite eficientemente luz no visível, com duas bandas, no vermelho-laranja e no verde. Esse comportamento tem sido atribuído ao confinamento quântico em estruturas nanocristalinas criadas pela porosidade, confinamente esse que deve ser responsável tanto pela eficiência da emissão, quanto pelo deslocamento do limiar ótico para energias mais altas. Nossos resultados para nanopartículas de diferentes diâmetros confirmam a cristalinidade das estruturas, e mostram um deslocamento para o azul do primeiro pico de absorção para partículas de diâmetro ~15 Å está em torno de 3 eV, muito mais altas do que a emissão vermelho-laranja. O estudo da relaxação estrutural no primeiro estado excitado mostra uma distorção forte e localizada, criando um defeito de superfície em que um átomo de hidrogênio coloca-se numa configuração de ponte Si-H-Si. Nessa configuração as partículas emitem numa região de energia mais baixa (vermelho-laranja), independentemente do diâmetro. A oxidação da superfície influencia muito pouco as propriedades óticas, e em particular não afeta a energia da linha de emissão. À luz destes resultados, associamos a atividade ótica do silício poroso a regiões nanocristalinas quase esféricas. A absorção (que varia consideravelmente em energia) e emissão no verde ocorreu no core cristalino, e a emissão vermelho-laranja na região de superfície, através desses defeitos fotocriados, sendo portanto fixa em energia. O deslocamento para o azul da absorção com a oxidação interpretamos como sendo devido à diminuição do diâmetro efetivo dos cristalinos presentes no material, e o decréscimo da intensidade de luminescência como devida a um enrijecimento da superfície oxidada, que reduz o número de sítios favoráveis à fotocriação de defeitos. We study the properties of hydrogenated Si nanoparticles, also under surface oxidation, as a model-material to understand porous Silicon. To do that we developed a procedure designed to calculate geometries, vibrational properties and optical spectra for complex semiconductor systems, using semiempirical Quantum Chemistry techniques. The adopted techniques were thoroughly reparametrized for the Si and O atoms, and we thus present here the new parametrizations that we call AM1/Crystal and ZINDO/Crystal. Contrary to the bulk crystal, porous Si is known to emit visible light, efficiently, with bands in the red-orange and green regions. This behavior has been ascribed to quantum confinement in crystalline nanostructures created by the porosity, which should account both for the blue shift of the optical thereshold and for the emission efficiency. Our results for different nanoparticles confirm the crystallinity of the structures, and show a blue shift of the first absorption peak with decreasing diameter. However the absorption peak energy for nanoparticles with effective diameter around 15 Å lies around 3eV, much higher than the red-orange emission. A study of structural relaxation in the first excited state reveals a strong local distortion that creates a surface defect, in which an hydrogen atom \"bridges a pair of surface silicon atoms. In this Si-H-Si configuration the nanoparticles emit light of much lower energy (red-orange), which is virtually independent of diameter. Surface oxidation also has very little influence on the energy of the emitted light.Based on our results, we associate the optical activity of porous silicon to quasi- spherical nanocrystalline regions in the material. Both the absorption and green emission occur in the core of the crystallites, and shows blue-shift, with decreasing size; the red-orange luminescence occurs at the surface, through photo- generated defects, being thus pinned in energy. The blue shift of absorption with oxidation we interpret as being due to decrease in crystallite size, and the decrease in luminescence intensity as being due to \"hardening\" of the oxidized surface, which decreases the total number of sites for photogeneration of defects.

Apresentamos aqui resultados de propriedades eletrônicas relacionadas à defeitos complexos em GaAs. Os cálculos autoconsistentes da estrutura eletrônica foram feitos usando o método do espalhamento múltiplo X a junto com o modelo do aglomerado molecular e com os orbitais de superfície saturados com a esfera de Watson. We repor! resu/ts for e/ectronic properties related to complex defects in GaAs. The self-consistent-fie/d electronic structure ca/culations were performed by using the multiplescattering X a method within framework of Watson-sphere-terminated molecular cluster model. We have simulated, first, the electronic states of the 26-atom clusters: 26Td/1As (tetrahedral interstitial As centered cluster), 26Td/1Ga (tetrahedral interslitial Ga cenlered clusle!) and 26C3v (trigonal cluster centered in the middle of a Ga-As bond).

Através de cálculos de pseudopotenciais ab initio, dentro do esquema de Car-Parrinello, investigamos diferentes defeitos no GAAS dopado com elementos do grupo IV da tabela periódica. Estudamos a formação dos níveis doadores profundos relacionados ao SI e ao GE substitucionais no Arseneto de Gálio. Esse defeito, conhecido como centro DX, de acordo com nossos cálculos de energia total, possui configurações estruturais que dependem do elemento doador (grupo IV), na formação do nível profundo. Para a impureza de GE, encontramos uma estrutura microscópica para o DX diferente dos modelos propostos até hoje, não havendo grandes relaxações da rede. Com o objetivo de esclarecer os efeitos de compensação em altas concentrações de C no GAAS, verificamos que o C prefere o sítio do AS, com o conhecido caráter aceitador para essa impureza. Entretanto se o C\' ocupar o sítio do GA, como um possível fator de redução de portadores, o nível de impureza torna-se extremamente profundo, um comportamento muito diferente comparado aos outros elementos com 4 elétrons de valência, ou seja, a impureza de C mantém características sempre aceitadoras. Também investigamos super-redes-delta formadas por GAAS dopado com SI, ou seja, defeitos planares. Esse sistema, até então só estudado via teoria da massa efetiva, aqui é abordado através de um cálculo ab initio, onde a dimensionalidade é definida \"per si\" sem nenhuma imposição na equação de Schrõdinger. Esta abordagem é direcionada a sistemas altamente dopados, onde estudamos as possíveis causas da saturação de portadores nesse limite. We investigate the electronic and structural properties of defects in GAAS originated by dopants of the fourth group elements of the periodic table. Our calculations were obtained by using an ab initio non local pseudopotential method, within the local density approximation. The Kohn-Sham equations are solved in the Car-Parrinello scheme. Our results indicate that all impurities studied (O, SI and GE) present different behaviors in GAAS. The DX-center introduced by substitutional GE IND. GA impurity can be well described by a relaxation in T IND. D symmetry along the breathing mode, whereas in the SI IND. GA defect, a distortion in direction is involved. For the GE impurity there is a qualitative difference from that of SI, even though the electronic structure behaves similarly. For the C IND. AS impurity we find a shallow-level acceptor defect, as expected. However, for the C IND. GA as a possible compensation factor, we find a very deep amphoteric impurity level. Also we present, for the first time to our knowledge, a microscopic model based on an ab initio calculation of a periodically SI-delta doping in GAAS. In the high donor concentration regime, our results show that the subband-delta presents a small dispersion like 2D-system, even for small doping period.

O gás de elétrons foi estudado em três e em uma dimensão, sendo que no caso tridimensional investigamos o gás de elétrons oriundo de impurezas doadoras hidrogenóides em germanio e silício. Determinamos, através de cálculos numéricos auto-consistentes, no modelo sugerido por Singwi et al, o fator de estrutura S(q) e a correção de campo local G(q) para varias densidades. A partir de G(q), obtivemos a função dielétrica estática para fazer a blindagem no potencial de Coulomb, do elétron com o íon de impureza. Posteriormente, determinamos a densidade critica de impurezas em que a transição semicondutor-metal ocorre, através da analise da energia de ligação, determinada por uma aproximação variacional. Para estudarmos os sistemas quase unidimensionais, generalizamos a teoria de Singwi et al., para incluirmos o modelo de multisub-bandas - duas e três sub-bandas. Elaboramos o programa computacional autoconsistente e então aplicamos a teoria para investigarmos as propriedades do gás de elétrons e do gás de polarons em fios quânticos de GaAs/AlGaAs. No caso do gás de elétrons, investigamos dois tipos de confinamento: parabólico e retangular com barreira infinita. Determinamos as excitações coletivas intra e intersub-bandas, o fator de estrutura, a correção de campo local, o potencial efetivo e a função de correlação dos pares, para varias larguras (30nm, 50nm e 100nm), no caso do potencial de confinamento retangular, e para diversas diferenças de energia entre as sub-bandas (1.7meV , 2meV e 6. 8meV), no caso do potencial de confinamento parabólico, em um amplo intervalo de densidades. Para determinarmos as propriedades do gás de polarons, utilizamos potencial de confinamento retangular com barreira infinita e calculamos de forma auto-consistente as relações de dispersão do acoplamento plásmons-fônons. Os resultados foram, em todas as situações, comparados com os resultados obtidos com a aproximação das fases aleatórias (RPA) demonstrando que o modele que utilizamos e muito mais adequado para tratarmos os sistemas. Comparamos também, sempre que foi possível, com resultados experimentais e com outros resultados teóricos. Nossos resultados demonstram que os efeitos de correlações de curto alcance são importantes e não devem ser ignorados no estudo das propriedades do gás de elétrons tri e quase unidimensionais e no gás de polarons quase unidimensional The electron gas was studied in three - and onedimension. In the tridimensional case, we have investigated the electron gas derived from hydrogenic donor impurities in germaniun and silicon. We have determined, using self-consistent numerical calculation, in the model suggested by Singwi et al., the structure factor S (q) and the local field correction G (q) for different electronic densities. From G(q), we have obtained the static dielectric function to make the screening in the Coulomb\'s potential of the electron with impurity ion. Later, we have determineted the critical density of impurities when the semiconductor - metal transition occurs, from the analysis of the binding energy, determined from a variational approach. In order to study the quasi-one-dimensional systems, we have generalized the Singwi et ale theory, to include the multisubband model two and three subbands. We have elaborated the self-consistent computational program and then we have applied the theory to investigate the electron gas and the polaron gas properties on quantum wires of GaAs/AlGaAs. In the case of electron gas, we have investigated two kinds of confinement: parabolic and rectangular infinite height barrier. We have determined the inter- and intrasubband excitations, structure factor, the local field correction, the effective potential and the pair-correlation function, for several thickness (30nm, 50nm and lOOnm), in the case of rectangular confinement, and to some energy differences between subbands (1.7meV, 2meV and 6.8meV), in the parabolic confinement case, in large interval of densities. In order to determinate the polaron gas properties, we have used rectangular confinement potential with infinite height barrier and we have calculated in a self-consistent way the coupled plasmon-phonon relations. The results from the random-phase approximation (RPA) are presented for comparison. It shows that this model is appropriate to treat systems. We have compared, always as possible, with experimental and theoretical results. Our results show that the short-range correlations effects are important and should not be ignored in the properties research from the three- and quasi-one-dimensional electron gas and the quasi-one-dimensional polaron gas

Neste trabalho usamos a teoria de Thomas-Fermi para estudar as propriedades eletrônicas de semicondutores planarmente dopados, ou delta-dopados, com densidade de dopantes de moderada a alta. O principal objetivo do trabalho é a verificação de que esta teoria apresenta muito bons resultados com os do método auto-consistente na aproximação de Hartree quando aplicada a este tipo de problema. Verificamos que muitas situações físicas relacionadas a semicondutores delta-dopados podem ser descritas de uma maneira simples e com muito bons resultados. Estudamos o problema de um poço isolado e o problema da super-rede, comparando os resultados de Thomas-Fermi e Hartree. In this work we have used the Thomas-Fermi theory to study the electronic properties of planar doped semiconductors, or delta-doping, with a moderate to high density of dopants. The main aim of this work is to verify that this theory gives very good results when compared with the self-consistent method in the Hartree aproximation. We have checked that many physical situations related to delta-doping can be described in a simple manner and also with very good results. We have studied the single delta problem and the superlattice problem and we have compared the Thomas-Fermi´s and Hartree´s results.

Esta tese compõe-se de contribuições à física das propriedades eletrônicas das heteroestruturas semicondutoras. São investigadas propriedades eletrônicas das duas hetero­estruturas básicas: o poço quântico e a super-rede. Considera-se o poço quântico dopado com impurezas rasas e estudam-se as suas propriedades eletrônicas nos regimes de poço fraca e altamente dopado. No caso de baixa densidade de impurezas é feita uma simulação Monte Carlo. É utilizado um modelo semi-clássico de band de impureza. A interação elétron-elétron é incluída de forma exata e são calculadas as seguintes propriedades do estado fundamental à temperatura zero: densidade de estados de uma partícula, distribuição de carga, energia de Fermi e distribuição do campo elétrico sobre os doadores neutros, todas em função do grau de compensação, da densidade de impurezas e da largura do poço. É observada uma. grande dependência com a compensação. Os resultados são explicados à luz da competição entre os efeitos de desordem e confinamento. É observada a ocorrência de Coulomb Gap característico de sistemas bidimensionais. Mostra-se que a. distribuição de carga possui largura e constante de decaimento determinados independentemente pela compensação e pela concentração de impurezas, respectivamente. Tais resultados são importantes para a caracterização de poços quânticos puros. No limite altamente dopado parte-se de um modelo light-binding desordenado e calcula­se a densidade de estados de uma partícula formada devido ao overlapping entre os estados localizados; utiliza-se o método de Matsubara e Toyosawa. para a obtenção da média sobre configurações. Discutem-se os efeitos da desordem diagonal introduzida pelo potencial de confinamento os quais são comparados com os da. desordem não-diagonal. São apresentados resultados para a densidade de estados em função do grau de confinamento e concentração de impurezas para poços e fios quânticos. Sâo estudadas as propriedades eletrônicas das super-redes sob campo magnético transversal à direção de crescimento. Mostra-se que esta configuração é ideal para o estudo das características básicas das super-redes: a estrutura de mini bandas e o tunelamento. Calculam-se as sub-bandas de condução utilizando a teoria de massa efetiva de muitas bandas. Introduz-se a idéia de massa efetiva renormalizada para barreiras semicondutoras. Comparam-se os resultados com dados experimentais de ressonância ciclotrônica. A ótima concordância obtida demonstra a grande importância e a utilidade do conceito de massa efetiva renormalizada para barreiras semicondutoras, que é uma maneira nova e simples de lidar com as soluções evanescentes. This thesis is composed of contributions to the theory of electronic properties of semicon­ ductor heterostructures. Electronic properties of the basic two heterostructures (quantum well and superlattice) are investigated. A quantum well doped with shallow impurities is considered and its electronic properties are studied in both limits: lightly and heavily doped. In the first case a Monte Carlo simula­ tion technique is used. A semiclassical impurity band model is used . The electron-electron interaction is included exactly and properties of the ground state such as the density of single particle states, the charge distribution, the Fermi energy and the electric field di tribution on the neutra/ donors are calculated, all of them as a function of the degree of compensation, the impurity concentration and the width of the well. A great dependency with the compensation is observed. The results are explained by the competition between the effects of disorder and confinement. The existence of a Coulomb Gap is verified . The charge distribution is shown to have a width and decay rate given by the degree of compensation and impurity concentration, in this order. Such results are important to characterize pure quantum wells. On the heavily doped limit, a disordered tight-binding model is used and the density of states that is formed by the overlapping of localized states is calculated by using the method of Matsubara and Toyosawa for the configuration average. The diagonal disord er effect introduced by the confinement potential is considered and compared to that of the non­ diagonal disorder. Results of the density of states as a function of the degree of confinement and impurity concentration for quantum wells and wires are presented. The electronic propertie s of a superlattice under a magnetic field which is transversal to the growth direction are studied. Jt is shown that this configuration is id eal for the study of the basic characteristics of the superlattices: the subband structure and the tunneling. The conduction subbands are calculated by using the theory of many bands effective mass. The idea of renormalized effective mass for barriers is introduced. The obtained level spacings are compared with cyclotron resonance experimental data (infrared absorption). The good agreement obtained demonstrates the importance and usefulness of the renormalized effective mass, which is a new and simple way to handle evanescent waves.

Realizamos um estudo sistematico de impurezas de metal de transicao das series 3d, 4d e 5d em semicondutores iii-v atraves do modelo de aglomerados moleculares utilizando duas tecnicas de campo medio diferentes: espalhamento multiplo-xALFA e a aproximacao semiempirica indo. Efeito de muitos-eletrons foram introduzidos para a descricao do espectro de excitacao atraves de correlacoes de multipletos e interacao de configuracoes. Apresentamos um estudo comparativo entre os espectros obtidos a partir do calculo de interacao de configuracoes e o espectro experimental, onde observamos uma melhor concordancia entre o espectro experimental e os resultados obtidos a partir de bases mais completas. Observamos tambem, uma melhor concordancia entre o espectro experimental e os nossos resultados quando os orbitais com maior carater d apresentam-se fortemente localizados. Nossos resultados para a correcao de multipletos comparados com nossos resultados do calculo de interacao de configuracao nos mostra uma boa concordancia, quando o calculo de interacao de configuracoes e realizado apenas com os orbitais e e T IND.2 com forte carater d. No estudo envolvendo relaxacoes e distorcoes no sistema GAAS:V POT.2+, observamos um favorecimento ao estado fundamental de alto-spin, ANTPOT.4 T IND.1. A systematical study about 3d, 4d and 5d transition metal impurities in III-V semiconductors were realized through the molecular approach using two differents mean-field techniques: Multiple Scattering-X and the semiempirical approximation INDO. Many electron effects was introduced through the multiplets corrections and the configuration interaction calculation to the excitation spectrum description. A comparative study between configuration interaction and experimental spectra is presented, where we observed a good agreement between the experimental spectrum and the results achieved from more complete basis. We also discuss the agreement of our results and the experimental study, when the orbitals with higher d-character are strongly localized. Our multiplets correction results compared with our configuration interaction results show us a good concordance when the configuration interaction calculation is realized with only e and t2 strong d-character orbitals. In the study involving relaxations and distortions in GaAs:v2+ system, we observe a favouring to the high-spin 4t1 ground-state.

Estudamos, de uma maneira sistemática, o campo hiperfino de contacto em átomos livres a fim de analisar a qualidade das funções de onda obtidas a partir da aproximação do operador de massa, da teoria de muitos corpos. 0 campo de contacto depende diretamente da função de onda dos eléctrons na origem e a aproximação utilizada para calculá-lo leva em conta tanto a dependência do exchange com a energia cinética do elétron quanto a inclusão da correlação coulombiana eletrônica, sem necessidade de parâmetros ajustáveis. Observamos que os resultados encontrados para tais campos, como esquema proposto, são competitivos com os de Hartree-Fock e por ser um esquema mais simples pode substituí-lo na obtenção de grandezas físicas relacionadas com as funções de onda dos sistemas a serem estudados. The hyperfine contact field for free atoms has been calculated within the framework of the mass operator approximation for various atoms, in order to analyze the quality of the electronic wave functions. The mass operator approximation takes into account the electron-correlation effects as well as the dependence of the exchange with the velocity of the electrons. We found that the mass operator approximation to the exchange correlation effects yields values for the hyperfine contact field in good agreement with those obtained through the Hartree-Fock scheme. However, the mass operator approximation is simpler than the Hartree-Fock operator.

PARES DE IMPUREZAS CALCOGENICAS EM SILICIO Pairs of calcogenic impurities in silicon

Nesta tese estuda-se a interação elétron (exciton) fônon em várias estruturas semicondutoras tais como poços quânticos, heterojunções, fios quânticos e filmes semicondutores crescidos sobre um substrato semicondutor, através de um método variacional. Mostra-se que a interação elétron (exciton) - fônon LO é importante tanto nos poços quânticos como nos fios quânticos, aumentando a energia de ligação dos excitons e dos elétrons ligados à uma impureza hidrogênica doadora. No caso de elétrons ligados a uma impureza mostra-se que os efeitos de blindagem reduzem drasticamente a energia de ligação e os efeitos polarônicos. Nos fios quânticos, é mostrado que a interação elétron-fônon LO produz efeitos polarônicos sempre superiores aos em sistemas produzidos tridimensionais ou quase-bidimensionais. Estudam-se também os fônons interfaciais existentes em poços quânticos, heterojunções e filmes semicondutores. Obtem-se as relações de dispersão, o potencial de interação elétron-fônon interfacial e os efeitos polarônicos In this thesis we study the electron (exciton)-phonon interaction in some semiconductor structures such as quantum well, heterojunctions, quantum well wires and films of semiconductors using a variation approach. It is showed that the electron (exciton)-phonon LO interaction is very important as in quantum well as in quantum well wire, increasing the binding energy of excitons and donor hidrogenic impurities. In the last case it is showed that screening plays a fundamental role bring down the binding energy and the polaronic corrections. Polaronic corrections in quantum well wires are calculated and are superior to corrections in three and quasi bidimensional systems. Finally, the dispersion relation, interaction potential describing the electron-interface interaction and the polaronic effects are obtained for various systems

Este trabalho consiste, em sua essência, na utilização do método interação de configurações (CI) para se obter curvas de potencial e funções momentos de dipolo com elevada exatidão e a seguir usá-las na compreensão de propriedades espectroscópicas de moléculas diatômicas. A molécula íon CH+, em particular, se constituiu como nosso sistema de estudo. Com ela, um amplo estudo foi realizado para a escolha das configurações de referências, para o processo de excitação e para a construção dos orbitais moleculares (OM\'s). A ausência de um programa SCF-HFR que usa funções atômicas do tipo Slater na construção dos orbitais moleculares nos levou a recorrer a resultados SCF-HFR descritos na literatura. Como esses trabalhos só listam os orbitais ocupados, três procedimentos foram estudados para se obter o conjunto virtual. As melhores energias foram calculadas com uma função de onda CI cuja expansão contém 2116 termos gerados a partir de um conjunto base molecular constituído por 20 funções do tipo σ, 10 funções do tipo π, e 3 funções do tipo δ, e como excitações simples e duplas de quatro configurações de referências (1σ22σ23σ2, 1σ22σ23σ4σ, 1σ22σ24σ2, 1σ22σ21π+ 1π_). Com essas funções estudamos os três primeiros estados eletrônicos de simetria 1∑+. Com a curva de potencial e a função momento de dipolo calculadas para o estado fundamental, o Único ligado, calculamos e comparamos com outros dados teóricos e experimentais, as seguintes propriedades espectroscópicas do CH+ e CD+ níveis vibracionais, constantes espectroscópicas, momentos dipolares médios para cada nível vibracional, probabilidades de transição para emissão e absorção e tempos de vida radiativo. This work consists, essentially, in the use of the configuration interaction (CI) method for the calculation of very accurate potential energy curves and dipole moment functions, and then their use in the comprehension of spectroscopic properties of diatomic molecules. The CH+ ion molecule, in particular, was chosen as the system to be studied. An extensive study was carried out for the choice of reference configurations, for the excitation process, and for the construction of the molecular orbitals (MO\'s). In the absence of an SCF-HFR program that uses Slater type functions in the construction of the molecular orbitals, use was made of SCF-HFR results described in the literature. Since these papers only report the occupied orbitals, three different procedures have been studied for the construction of the virtual set. The best energies were calculated with a CI wavefunctions with 2116 terms which were generated from a molecular orbital set consisting of 20σ-10π - , and 3δ-type functions, and as single and double excitations relative to a set with four reference configurations (1σ22σ23σ2, 1σ22σ23σ4σ, 1σ22σ24σ2, 1σ22σ21π+ 1π_). These functions have been used to study the first three electronic states of 1∑+ symmetry. Using the potential curve and the dipole moment function calculated for the ground electronic state, the only bound one, we have calculated and compared with experimental and other theoretical data the following spectroscopic properties: vibrational levels, spectroscopic constants, averaged dipole moments for all vibrational levels, radiative transition probabilities for emission and absorption, and radiative lifetimes.

Parametrização lmto-asa no cálculo de estrutura eletronica de metais de transição lmto-wing parameterization in the electronic structure calculation of transition metals