Efeito do campo elétrico em nanocones formados por aln e BN: um estudo por primeiros princípios

The development of computers and algorithms capable of making increasingly accurate and rapid calculations as well as the theoretic foundation provided by quantum mechanics has turned computer simulation into a valuable research tool. The importance of such a tool is due to its success in describing the physical and chemical properties of materials. One way of modifying the electronic properties of a given material is by applying an electric field. These effects are interesting in nanocones because their stability and geometric structure make them promising candidates for electron emission devices. In our study we calculated the first principles based on the density functional theory as implemented in the SIESTA code. We investigated aluminum nitride (AlN), boron nitride (BN) and carbon (C), subjected to external parallel electric field, perpendicular to their main axis. We discuss stability in terms of formation energy, using the chemical potential approach. We also analyze the electronic properties of these nanocones and show that in some cases the perpendicular electric field provokes a greater gap reduction when compared to the parallel field

Efficiency of extrinsic and intrinsic charge-carrier photogeneration processes obtained from the steady-state photocurrent action spectra of poly(p-phenylene vinylene) derivatives

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Numerical simulation of magnetic-field-enhanced plasma immersion ion implantation in cylindrical geometry

Recent studies have demonstrated that the sheath dynamics in plasma immersion ion implantation (PIII) is significantly affected by an external magnetic field. In this paper, a two-dimensional computer simulation of a magnetic-field-enhanced PHI system is described. Negative bias voltage is applied to a cylindrical target located on the axis of a grounded vacuum chamber filled with uniform molecular nitrogen plasma. A static magnetic field is created by a small coil installed inside the target holder. The vacuum chamber is filled with background nitrogen gas to form a plasma in which collisions of electrons and neutrals are simulated by the Monte Carlo algorithm. It is found that a high-density plasma is formed around the target due to the intense background gas ionization by the magnetized electrons drifting in the crossed E x B fields. The effect of the magnetic field intensity, the target bias, and the gas pressure on the sheath dynamics and implantation current of the PHI system is investigated.

Electric measurements with constant current: A practical method for characterizing dielectric films

This article assesses the use of the constant current (CC) method for characterizing dielectric films. The method is based on charging the sample with a constant current (current stress) and measuring the corresponding voltage rise under the closed circuit condition. Our article shows that the CC method is an alternative to the constant voltage stressing method to study the electric properties of nonpolar, ferroelectric, and polar polymers. The method was tested by determining the dielectric constant of polytetrafluoroethylene, and investigating the electric conduction in poly(ethylene terephthalate). For the ferroelectric polymer poly(vinylidene fluoride), it is shown that hysteresis loops and the dependence of the ferroelectric polarization on the electric field can be obtained. (C) 2001 American Institute of Physics.

Mechanical and electrical driving field induced high-frequency dielectric anomalies in ferroelectric systems

Polycrystalline or single-crystal ferroelectric materials present dielectric dispersion in the frequency range 100 MHz-1 GHz that has been attributed to a dispersive ( relaxation-like) mechanism as well as a resonant mechanism. Particularly in 'normal' ferroelectric materials, a dielectric response that is indistinguishable from dispersion or a resonance has been reported. Nevertheless, the reported results are not conclusive enough to distinguish each mechanism clearly. A detailed study of the dielectric dispersion phenomenon has been carried out in PbTiO3-based ferroelectric ceramics, with the composition Pb1-xLaxTiO3 (x = 0.15), over a wide range of temperatures and frequencies, including microwave frequencies. The dielectric response of La-modified lead titanate ferroelectric ceramics, in 'virgin' and poled states, has been investigated in the temperature and frequency ranges 300-450 K and 1 kHz-2 GHz, respectively. The results revealed that the frequency dependence of the dielectric anomalies, depending on the measuring direction with respect to the orientation of the macroscopic polarization, may be described as a general mechanism related to an 'over-damped' resonant process. Applying either a uniaxial stress along the measurement field direction or a poling electric field parallel and/or perpendicular to the measuring direction, a resonant response of the real and imaginary components of the dielectric constant is observed, in contrast to the dispersion behavior obtained in the absence of the stress, for the 'virgin' samples. Both results, resonance and/or dispersion, can be explained by considering a common mechanism involving a resonant response (damped and/or over-damped) which is strongly affected by a ferroelastic-ferroelectric coupling, contributing to the low-field dielectric constant.

Static electric fields interfere in the viability of cells exposed to ionising radiation

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Field-free and field-stimulated electron emission from solids

Electron irradiation of solids produces a backemission of secondary electrons (energies between 0 and 50 eV) and reflected primaries (energies between 50 eV and that of the incident beam). For insulators, it is shown that an externally applied positive electric field penetrating into the solid material, energizes electrons generated by the primary irradiation and enables them to travel back to the surface of incidence and be emitted (stimulated secondary emission).

The use of pulsed electric acoustic technique for measuring the polarization reversal in ferroelectric ceramic samples

The pulsed electric acoustic technique, PEA, has been usually applied to probe space charge profiles in polymers. Preliminary PEA results using a ferroelectric ceramic are presented. If the reverse applied electric field i of the order of the coercive field the switching polarization process occurs in a period larger than hundreds of seconds. Such a slow process allows one to use the PEA setup to follow the polarization switching dynamics and determine the electric field profile. The PEA signal obtained in the lead zirconate-titanate doped with niobium ceramic, PZTN, indicates that the polarization distribution and field are not uniform during the switching period. We were also able to observe that the acoustic wave velocity and attenuation depends on the stage of the polarization switching, which agrees with results obtained using the ultrasonic method.

Mean-field description of collapsing and exploding Bose-Einstein condensates

Numerical simulations based on the time-dependent mean-field Gross-Pitaevskii equation was performed to explain the dynamics of collapsing and exploding Bose-Einstein condensates (BEC) of 85Rb atoms. The atomic interaction was manipulated by an external magnetic field via a Feshbach resonance. On changing the scattering length of atomic interaction from a positive to a large negative value, the condensate collapsed and ejected atoms via explosion.

Light-induced electric dipole relaxation in synthetic and natural alexandrite

We present results of thermally stimulated depolarization current (TSDC) measurements in synthetic and natural alexandrite, which show TSDC bands related to the presence of electric dipoles in both types of samples. Synthetic material shows a wide TSDC band with a peak at 179 K, which can be fitted by two distinct relaxing dipole distributions. For natural alexandrite the TSDC band has a maximum around 195 K and can be fitted by three different distributions. Both samples present one of the calculated curves with a peak about 179 K, with activation energy of 0.57 eV and constant relaxation time of 1 × 10-14 sec. Photo-induced TSDC shows that TSDC bands can also be generated by simultaneous application of light and an electric field at 77 K.

Quantum gauge boson propagators in the light front

Gauge fields in the light front are traditionally addressed via, the employment of an algebraic condition n·A = 0 in the Lagrangian density, where Aμ is the gauge field (Abelian or non-Abelian) and nμ is the external, light-like, constant vector which defines the gauge proper. However, this condition though necessary is not sufficient to fix the gauge completely; there still remains a residual gauge freedom that must be addressed appropriately. To do this, we need to define the condition (n·A) (∂·A) = 0 with n·A = 0 = ∂·A. The implementation of this condition in the theory gives rise to a gauge boson propagator (in momentum space) leading to conspicuous nonlocal singularities of the type (k·n)-α where α = 1, 2. These singularities must be conveniently treated, and by convenient we mean not only mathemathically well-defined but physically sound and meaningful as well. In calculating such a propagator for one and two noncovariant gauge bosons those singularities demand from the outset the use of a prescription such as the Mandelstam-Leibbrandt (ML) one. We show that the implementation of the ML prescription does not remove certain pathologies associated with zero modes. However we present a causal, singularity-softening prescription and show how to keep causality from being broken without the zero mode nuisance and letting only the propagation of physical degrees of freedom.

Estudo do comportamento magnético de plasma durante o processo de implantação iônica por imersão em plasma

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Investigando o efeito de campos elétrico e magnético em um sistema dissipativo pulsante

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Influência de estruturas geológicas bidimensionais no campo geoeletromagnético na presença do eletrojato equatorial

A Terra atua como um grande magneto esférico, cujo campo assemelha-se àquele gerado por um dipolo magnético. Este campo apresenta mudanças de intensidade que variam com a localização e a hora local. A parte principal do campo geomagnético se origina no interior da Terra através de processos eletromagnéticos. Extensivos estudos mostraram ainda que existem contribuições de origem externa ao planeta, principalmente de origem solar. Dentre estas fontes há anomalias do campo magnético que surgem a partir de um aumento diurno da corrente elétrica em uma estreita faixa da ionosfera, de direção leste-oeste, centrada no equador magnético e denominada Eletrojato Equatorial (EEJ). Ocasionalmente estas correntes podem apresentar reversões de fluxo, sendo denominadas Contra-Eletrojato (CEJ). Vários autores têm estudado os efeitos do EEJ e CEJ sobre as observações geoeletromagnéticas. Eles estão interessados no efeito combinado do EEJ e estruturas geológicas condutivas 1-D e 2-D. Nestes trabalhos a estrutura 2-D sempre se apresentava paralela ao eletrojato, o que é uma hipótese bastante restritiva ao se modelar ambientes geológicos mais realistas, em que corpos bidimensionais podem ter qualquer strike em relação ao EEJ. Neste trabalho apresentamos a solução deste problema sem esta restrição. Assim, mostramos os campos geoeletromagnéticos devidos a estruturas bidimensionais que possuam strike oblíquo em relação ao EEJ, através de perfis dos campos elétrico e magnéticos calculados na superfície e formando direção arbitrária à heterogeneidade condutiva 2-D. Com esta resposta avaliamos ainda qual a influência que estruturas bidimensionais exercem sobre a resposta magnetotelúrica, sob influência do Eletrojato Equatorial. Durante o desenvolvimento deste trabalho, utilizamos o método de elementos finitos, tendo por fonte eletromagnética o EEJ e o CEJ, que por sua vez foram representados por uma combinação de distribuições gaussianas de densidade de corrente. Estas fontes foram decompostas nas direções paralela e perpendicular à estrutura 2-D, resultando nos modos de propagação TE₁ e TE₂ e TM acoplados, respectivamente. Resolvemos o modo acoplado aplicando uma Transformada de Fourier nas equações de Maxwell e uma Transformada Inversa de Fourier na solução encontrada. De acordo com os experimentos numéricos realizados em um modelo interpretativo da Anomalia Condutiva da Bacia do Parnaíba, formado por uma enorme estrutura de 3000 ohm-m dentro de um corpo externo condutivo (1 ohm-m), concluímos que a presença do CEJ causa uma inversão na anomalia, se compararmos com o resultado do EEJ. Concluímos também que para as frequências mais altas as componentes do campo elétrico apresentam menor influência da parte interna do corpo 2-D do que da parte externa. Já para frequências mais baixas este comportamento se observa com as componentes do campo magnético. Com relação à frequência, vimos os efeitos do “skin-depth”, principalmente nas respostas magnéticas. Além disso, quando a estrutura 2-D está paralela ao eletrojato, o campo elétrico é insensível à estrutura interna do modelo para todos os valores de frequência utilizados. Com respeito ao ângulo θ_h entre a heterogeneidade e a fonte, vimos que o modo TM se manifesta naturalmente quando θ_h é diferente de 0°. Neste caso, o modo TE é composto por uma parte devido à componente da fonte paralela à heterogeneidade e a outra devido à componente da fonte perpendicular, que é acoplada ao modo TM. Assim, os campos calculados têm relação direta com o valor de θ_h. Analisando a influência do ângulo entre a direção do perfil dos campos e o strike da heterogeneidade verificamos que, à medida que θ_h se aproxima de 90°, os campos primários tornam-se variáveis para valores de θ_p diferentes de 90°. Estas variações causam uma assimetria na anomalia e dão uma idéia da inclinação da direção do perfil em relação aos corpos. Finalmente, concluímos que uma das influências que a distância entre o centro do EEJ e o centro da estrutura 2-D, causa sobre as componentes dos campos está relacionado às correntes reversas do EEJ e CEJ, pois a 500 km do centro da fonte estas correntes têm máxima intensidade. No entanto, com o aumento da distância, as anomalias diminuem de intensidade. Nas sondagens MT, nós também usamos o EEJ e o CEJ como fonte primária e comparamos nossos resultados com a resposta da onda plana. Deste modo observamos que as componentes do campo geoeletromagnético, usadas para calcular a impedância, têm influência do fator de acoplamento entre os modos TE₂ e TM. Além disso, esta influência se torna maior em meios resistivos e nas frequências mais baixas. No entanto, o fator de acoplamento não afeta os dados magnetotelúricos em frequências maiores de 10^-2 Hz. Para frequências da ordem de 10^-4 Hz os dados MT apresentam duas fontes de perturbação: a primeira e mais evidente é devido à presença fonte 2-D (EEJ e CEJ), que viola a hipótese da onda plana no método MT; e a segunda é causada pelo acoplamento entre os modos TE₂ e TM, pois quando a estrutura bidimensional está obliqua à fonte 2-D temos correntes elétricas adicionais ao longo da heterogeneidade. Concluimos assim, que o strike de uma grande estrutura condutiva bidimensional relativamente à direção do EEJ ou CEJ tem de fato influência sobre o campo geomagnético. Por outro lado, para estudos magnetotelúricos rasos (frequências maiores de 10^-3 Hz) o efeito do ângulo entre a estrutura geológica 2-D e a direção do EEJ não é tão importante. Contudo, em estudos de litosfera frequências menores de 10^-3 Hz) o acoplamento entre os modos TE₂ e TM não pode ser ignorado.

Bright solitons in Bose-Einstein condensates with field-induced dipole moments

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)