Study of the vertical transport in p-doped superlattices based on group III-V semiconductors

The electrical conductivity σ has been calculated for p-doped GaAs/Al0.3Ga0.7As and cubic GaN/Al0.3Ga0.7N thin superlattices (SLs). The calculations are done within a self-consistent approach to the k → ⋅ p → theory by means of a full six-band Luttinger-Kohn Hamiltonian, together with the Poisson equation in a plane wave representation, including exchange correlation effects within the local density approximation. It was also assumed that transport in the SL occurs through extended minibands states for each carrier, and the conductivity is calculated at zero temperature and in low-field ohmic limits by the quasi-chemical Boltzmann kinetic equation. It was shown that the particular minibands structure of the p-doped SLs leads to a plateau-like behavior in the conductivity as a function of the donor concentration and/or the Fermi level energy. In addition, it is shown that the Coulomb and exchange-correlation effects play an important role in these systems, since they determine the bending potential.

Magnetic properties of YBCO/LCMO superlattices with and without STO interlayers

Superlattices formed of two antagonic characteristics have been broadly studied in literature mainly in order to clarify the effects of proximity and interface interactions. Here, we present a study of superlattice introducing an insulator between each superconducting and ferromagnetic layer. The electrical insulator STO, YBCO and LCMO layer are deposited by PLD method. The samples with STO show more intergrowth surface morphology, which favors the application providing better contacts between the grains. The magnetic measurements indicated higher Tc values and high anisotropy for SLs with STO, which is dependent on the relative thickness of LCMO and YBCO.

Electronic and magnetic properties of SnO2/CrO2 thin superlattices

In this article, using first-principles electronic structure calculations within the spin density functional theory, alternated magnetic and non-magnetic layers of rutile-CrO2 and rutile-SnO2 respectively, in a (CrO2) n (SnO2) n superlattice (SL) configuration, with n being the number of monolayers which are considered equal to 1, 2, ..., 10 are studied. A half-metallic behavior is observed for the (CrO2) n (SnO2) n SLs for all values of n. The ground state is found to be FM with a magnetic moment of 2 μB per chromium atom, and this result does not depend on the number of monolayers n. As the FM rutile-CrO2 is unstable at ambient temperature, and known to be stabilized when on top of SnO2, the authors suggest that (CrO2) n (SnO2) n SLs may be applied to spintronic technologies since they provide efficient spin-polarized carriers.

Thermoelectric properties of TiNiSn and Zr 0.5 Hf 0.5 NiSn thin films and superlattices with reduced thermal conductivities

Durch steigende Energiekosten und erhöhte CO2 Emission ist die Forschung an thermoelektrischen (TE) Materialien in den Fokus gerückt. Die Eignung eines Materials für die Verwendung in einem TE Modul ist verknüpft mit der Gütezahl ZT und entspricht α2σTκ-1 (Seebeck Koeffizient α, Leitfähigkeit σ, Temperatur T und thermische Leitfähigkeit κ). Ohne den Leistungsfaktor α2σ zu verändern, soll ZT durch Senkung der thermischen Leitfähigkeit mittels Nanostrukturierung angehoben werden.rnBis heute sind die TE Eigenschaften von den makroskopischen halb-Heusler Materialen TiNiSn und Zr0.5Hf0.5NiSn ausgiebig erforscht worden. Mit Hilfe von dc Magnetron-Sputterdeposition wurden nun erstmals halbleitende TiNiSn und Zr0.5Hf0.5NiSn Schichten hergestellt. Auf MgO (100) Substraten sind stark texturierte polykristalline Schichten bei Substrattemperaturen von 450°C abgeschieden worden. Senkrecht zur Oberfläche haben sich Korngrößen von 55 nm feststellen lassen. Diese haben Halbwertsbreiten bei Rockingkurven von unter 1° aufgewiesen. Strukturanalysen sind mit Hilfe von Röntgenbeugungsexperimenten (XRD) durchgeführt worden. Durch Wachstumsraten von 1 nms 1 konnten in kürzester Zeit Filmdicken von mehr als einem µm hergestellt werden. TiNiSn zeigte den höchsten Leistungsfaktor von 0.4 mWK 2m 1 (550 K). Zusätzlich wurde bei Raumtemperatur mit Hilfe der differentiellen 3ω Methode eine thermische Leitfähigkeit von 2.8 Wm 1K 1 bestimmt. Es ist bekannt, dass die thermische Leitfähigkeit mit der Variation von Massen abnimmt. Weil zudem angenommen wird, dass sie durch Grenzflächenstreuung von Phononen ebenfalls reduziert wird, wurden Übergitter hergestellt. Dabei wurden TiNiSn und Zr0.5Hf0.5NiSn nacheinander abgeschieden. Die sehr hohe Kristallqualität der Übergitter mit ihren scharfen Grenzflächen konnte durch Satellitenpeaks und Transmissionsmikroskopie (STEM) nachgewiesen werden. Für ein Übergitter mit einer Periodizität von 21 nm (TiNiSn und Zr0.5Hf0.5NiSn jeweils 10.5 nm) ist bei einer Temperatur von 550 K ein Leistungsfaktor von 0.77 mWK 2m 1 nachgewiesen worden (α = 80 µVK 1; σ = 8.2 µΩm). Ein Übergitter mit der Periodizität von 8 nm hat senkrecht zu den Grenzflächen eine thermische Leitfähigkeit von 1 Wm 1K 1 aufgewiesen. Damit hat sich die Reduzierung der thermischen Leitfähigkeit durch die halb-Heusler Übergitter bestätigt. Durch die isoelektronischen Eigenschaften von Titan, Zirkonium und Hafnium wird angenommen, dass die elektrische Bandstruktur und damit der Leistungsfaktor senkrecht zu den Grenzflächen nur schwach beeinflusst wird.rn

A study of disorder effects in random (Al(x)Ga(1-x)As)(n)(Al(y)Ga(1-y)As)(m) superlattices embedded in a wide parabolic potential

A photoluminescence (PL) study of the individual electron states localized in a random potential is performed in artificially disordered superlattices embedded in a wide parabolic well. The valence band bowing of the parabolic potential provides a variation of the emission energies which splits the optical transitions corresponding to different wells within the random potential. The blueshift of the PL lines emitted by individual random wells, observed with increasing disorder strength, is demonstrated. The variation of temperature and magnetic field allowed for the behavior of the electrons localized in individual wells of the random potential to be distinguished.

Delocalization-localization transition of plasmons in random (GaAs)(m)(Al(0.3)Ga(0.7)As)(6) superlattices

The transition of plasmons from propagating to localized state was studied in disordered systems formed in GaAs/AlGaAs superlattices by impurities and by artificial random potential. Both the localization length and the linewidth of plasmons were measured by Raman scattering. The vanishing dependence of the plasmon linewidth on the disorder strength was shown to be a manifestation of the strong plasmon localization. The theoretical approach based on representation of the plasmon wave function in a Gaussian form well accounted for by the obtained experimental data.

Interface roughness in short-period InGaAs/InP superlattices

Electron mobility was studied in lattice-matched short-period InGaAs/InP superlattices as a function of the width of the wells. The decreasing mobility with decreasing well width was shown to occur due to the interface roughness. The roughnesses of InGaAs/InP and GaAs/AlGaAs interfaces were compared. Much smoother InGaAs/InP interfaces resulted in higher electron mobility limited by interface roughness.

Low-bias negative differential resistance in graphene nanoribbon superlattices

We theoretically investigate negative differential resistance (NDR) for ballistic transport in semiconducting armchair graphene nanoribbon (aGNR) superlattices (5 to 20 barriers) at low bias voltages V(SD) < 500 mV. We combine the graphene Dirac Hamiltonian with the Landauer-Buttiker formalism to calculate the current I(SD) through the system. We find three distinct transport regimes in which NDR occurs: (i) a ""classical"" regime for wide layers, through which the transport across band gaps is strongly suppressed, leading to alternating regions of nearly unity and zero transmission probabilities as a function of V(SD) due to crossing of band gaps from different layers; (ii) a quantum regime dominated by superlattice miniband conduction, with current suppression arising from the misalignment of miniband states with increasing V(SD); and (iii) a Wannier-Stark ladder regime with current peaks occurring at the crossings of Wannier-Stark rungs from distinct ladders. We observe NDR at voltage biases as low as 10 mV with a high current density, making the aGNR superlattices attractive for device applications.

Structural characterization of Co‐Re superlattices

Co‐Re superlattices were prepared with nominal periodicities of 65–67 Å and varying bilayer composition. The structural characterization was made by x‐ray diffraction and Rutherford backscattering spectrometry (RBS). First, second, and third order satellites are observed in the x‐ray diffractogram at 2θ values and with intensities close to those predicted by simulation. This confirms the coherence of the superlattice. RBS measurements combined with RUMP simulations give information on interface sharpness and the absolute thicknesses of the Co and Re layers. Discrepancies between the experimental and simulated diffractograms are found for Co thicknesses below 18 Å.

Anderson localization of light in disordered superlattices containing graphene layers

We theoretically investigate light propagation and Anderson localization in one-dimensional disordered superlattices composed of dielectric stacks with graphene sheets in between. Disorder is introduced either on graphene material parameters ({\it e.g.} Fermi energy) or on the widths of the dielectric stacks. We derive an analytic expression for the localization length $\xi$, and compare it to numerical simulations using transfer matrix technique; a very good agreement is found. We demonstrate that the presence of graphene may strongly attenuate the anomalously delocalised Breswter modes, and is at the origin of a periodic dependence of $\xi$ on frequency, in contrast to the usual asymptotic decay, $\xi \propto \omega^{-2}$. By unveiling the effects of graphene on Anderson localization of light, we pave the way for new applications of graphene-based, disordered photonic devices in the THz spectral range.

Avaluació de la presència d'organismes entomopatògens (nematodes i fongs) a sòls d'avellaners amb diferents tipus de producció

El present estudi pertinent a una fase inicial d’un projecte d’investigació del Ministeri d’Educació i Ciència que es porta a terme al Departament de Biologia Animal, de Biologia Vegetal i d’Ecologia (BABVE) de la Universitat Autònoma de Barcelona amb col·laboració del Departament d’Agricultura, Alimentació i Acció Rural de la Generalitat de Catalunya anomenat “Control biològic del diabló de l’avellaner, Curculio nucum L. (Coleoptera, Curculionidae) mitjançant organismes entomopatògens (nematodes i fongs)”, es basa en la recerca d’organismes autòctons en els camps d’avellaners que un cop aïllats i caracteritzats puguin ser utilitzats com a insecticides biològics pel control de la plaga clau que afecta els avellaners de Catalunya, el diabló de l’avellaner (Curculio nucum L.). Aquest insecte, pertanyent a la família dels coleòpters presenta una àmplia distribució a l’Europa temperada i septentrional, essent especialment abundant a Espanya, Itàlia i Turquia.

Anàlisi de la composició en metalls pesants de sòls adjacents a carreteres per fluorescència de raigs X portàtil

L’objectiu del present estudi és la caracterització i avaluació del grau de contaminació per metalls pesants dels sòls adjacents a una carretera de l’àrea metropolitana de Barcelona. Aquesta caracterització inclou la comparació dels valors mesurats amb els nivells màxims legals i la determinació de l’origen antropogènic o litogènic dels metalls mitjançant mètodes estadístics. Per a assolir aquest objectiu, s’emprarà la tècnica de la fluorescència de raigs X portàtil (FPXRF), de manera que l’estudi també inclourà la validació dels resultats obtinguts mitjançant aquesta tècnica per comparació amb un mètode de referència, així com l’estudi de la principal limitació que presenta la tècnica, que és la presència d’humitat a les mostres.

Capacitat de segrest de carboni dels sòls de Sant Feliu de Guíxols, Santa Cristina d'Aro i Castell d'Aro (Baix Empordà)

En l’actualitat s’està generant una consciència col·lectiva sobre les repercussions que pot tenir l’escalfament global causat pels gasos d’efecte hivernacle (GEH). Amb l’objectiu de reduir les emissions de CO2 (segon gas responsable del canvi climàtic) cap a l’atmosfera, s’estan buscant possibles embornals de carboni. El sòl tot i ser el principal reservori de carboni del planeta, mai s’ha considerat com un factor important per la reducció de les emissions de GEH. Amb aquest projecte es pretén concretar quina és la capacitat de segrest de carboni per part dels sòls de les zones de St. Feliu de Guíxols i la Vall d’Aro, prenent en consideració les diferents variables que puguin influenciar.

Estudi de la desadsorció del pirè amb diferents surfactants en tres sòls artificials

Un dels problemes associats a la remeiació de contaminants hidròfobs és la seva poca disponibilitat. Es considera que un contaminant està disponible quan roman a la fase líquida del medi, ja sigui solubilitzat o en forma d’emulsió. Els surfactants són substàncies anfifíliques que promouen la transferència de compostos hidròfobs de la fase sòlida a la líquida. En aquest estudi s’escull el pirè com a representant dels hidrocarburs aromàtics policíclics i tres surfactants no iònics: un àmpliament citat a la bibliografia científica (Tween 80) i dos comercials (Gold Crew, BS-400). L’estudi es fa amb tres mescles d’argila i sorra amb diferents proporcions. La concentració micel·lar crítica (CMC) s’assoleix abans en sòls amb poc contingut en argila. L’eficiència dels surfactants està estretament relacionada amb la proporció d’argila i sorra. A concentracions molt per sobre de la CMC no s’observa una relació entre l’eficiència i la quantitat d’argila. El Tween 80 ha donat millors resultats que el Gold Crew i el BS-400, sense que aquest darrer no hagi presentat desadsorció de pirè.

Avaluació de la tècnica de fitoextracció per a la reducció de concentracions de metalls pesants en sòls contaminats per la indústria minera

L’explotació minera, especialment la mineria metàl•lica, ha estat sempre associada ariscos de contaminació ambiental de sòls, aigües i vegetació, originats per l’activitatextractiva, les operacions de concentració dels minerals i pels emplaçaments de residusminers sense una gestió adequada. En molts casos els residus miners s’abocavendirectament a rius i rierols o s’acumulaven en piles pròximes a centres habitats iactivitats agrícoles. Concretament s’estudia els cas de les mines d’Osor. Donada la possible presència de quantitats elevades de metalls pesants en aquests sòlses decideix avaluar una tècnica de remediació de sòls lleugera com la fitoextracció. Lafitoextracció es basa en l’ús de plantes bioacumuladores que absorbeixen metalls delsòl. Aquesta tècnica permet una descontaminació del sòl no agressiva i de baix cost peròrequereix un tractament de llarga durada