Étude de la phase isolant topologique chez le composé demi-Heusler GdBiPt.

Il sera question dans ce mémoire de maîtrise de l’étude d’une nouvelle classification des états solides de la matière appelée isolant topologique. Plus précisément, nous étudierons cette classification chez le composé demi-Heusler GdBiPt. Nous avons principalement cherché à savoir si ce composé ternaire est un isolant topologique antiferromagnétique. Une analyse de la susceptibilité magnétique ainsi que de la chaleur spécifique du maté- riau montre la présence d’une transition antiferromagnétique à 8.85(3) K. Une mesure d’anisotropie de cette susceptibilité montre que les plans de spins sont ordonnés sui- vant la direction (1,1,1) et finalement des mesures de résistivité électronique ainsi que de l’effet Hall nous indiquent que nous avons un matériau semimétallique lorsque nous sommes en présence d’antiferromagnétisme. Présentement, les expériences menées ne nous permettent pas d’associer cet état métallique aux états surfaciques issus de l’état d’isolant topologique.

Topological order in a broken-symmetry state

À travers cette thèse, nous revisitons les différentes étapes qui ont conduit à la découverte des isolants topologiques, suite à quoi nous nous penchons sur la question à savoir si une phase topologiquement non-triviale peut coexister avec un état de symétrie brisée. Nous abordons les concepts les plus importants dans la description de ce nouvel état de la matière, et tentons de comprendre les conséquences fascinantes qui en découlent. Il s’agit d’un champ de recherche fortement alimenté par la théorie, ainsi, l’étude du cadre théorique est nécessaire pour atteindre une compréhension profonde du sujet. Le chapitre 1 comprend un retour sur l’effet de Hall quantique, afin de motiver les sections subséquentes. Le chapitre 2 présente la première réalisation d’un isolant topologique à deux dimensions dans un puits quantique de HgTe/CdTe, suite à quoi ces résultats sont généralisés à trois dimensions. Nous verrons ensuite comment incorporer des principes de topologie dans la caractérisation d’un système spécifique, à l’aide d’invariants topologiques. Le chapitre 3 introduit le premier dérivé de l’état isolant topologique, soit l’isolant topologique antiferromagnétique (ITAF). Après avoir motivé théoriquement le sujet et introduit un invariant propre à ce nouvel état ITAF, qui est couplé à l’ordre de Néel, nous explorons, dans les chapitres 4 et 5, deux candidats de choix pour la phase ITAF : GdBiPt et NdBiPt.

A study of the preparation and characterization of bismuth telluride and bismuth oxide thin films

This thesis deals with the preparation and properties of two compounds of V-II family, viz. bismuth telluride and bismuth oxide, in thin filmform. In the first chapter is given the resume of basic solid state physics relevant to the work reported here. In the second chapter the different methods of thin film preparationtia described. Third chapter deals with the experimental techniques used for preparation and characterization of the films. Fourth chapter deals with the preparation and propertiesof bismuth telluride films. In next four chapters, the preparation and properties of bismuth oxide films are discussed in detail. In the last chapter the use of Bi205 films in the fabrication of Heat mirrors is examined and discussed.

Growth and characterisation of tin dichalcogenide crystals

During the past few decades, a wide spread interest in the structural, optical, electrical and other physical properties of the transition metal dichalcogenide layer compounds has evolved. The members of this family of compounds can be regarded as stronglybonded two dimensional chalcogen-metal-chalcogen layers which are loosely coupled to one another by the weak van der Waal's forces. Because of this type of bonding, the crystals are easily cleavable along the basal plane and show highly anisotropic properties. This thesis contains the growth and the study of the physical properties of certain tin dichalcogenide crystals (SnS2 and Snsea). Tin disulphide and tin diselenide crystallize in the hexagonal CdI2 type crystalstructure. This structure consists of layers of tin atoms sandwiched between two layers of chalcogen atoms. Aitin atom is surrounded by six chalcogen atoms octahedrally. In the layers the atoms are held together by covalent bonding and in between the layers there is van der Waal's bonding.

Digitales stochastisches Magnetfeld-Sensorarray

Digitales stochastisches Magnetfeld-Sensorarray Stefan Rohrer Im Rahmen eines mehrjährigen Forschungsprojektes, gefördert von der Deutschen Forschungsgesellschaft (DFG), wurden am Institut für Mikroelektronik (IPM) der Universität Kassel digitale Magnetfeldsensoren mit einer Breite bis zu 1 µm entwickelt. Die vorliegende Dissertation stellt ein aus diesem Forschungsprojekt entstandenes Magnetfeld-Sensorarray vor, das speziell dazu entworfen wurde, um digitale Magnetfelder schnell und auf minimaler Fläche mit einer guten räumlichen und zeitlichen Auflösung zu detektieren. Der noch in einem 1,0µm-CMOS-Prozess gefertigte Test-Chip arbeitet bis zu einer Taktfrequenz von 27 MHz bei einem Sensorabstand von 6,75 µm. Damit ist er das derzeit kleinste und schnellste digitale Magnetfeld-Sensorarray in einem Standard-CMOS-Prozess. Konvertiert auf eine 0,09µm-Technologie können Frequenzen bis 1 GHz erreicht werden bei einem Sensorabstand von unter 1 µm. In der Dissertation werden die wichtigsten Ergebnisse des Projekts detailliert beschrieben. Basis des Sensors ist eine rückgekoppelte Inverter-Anordnung. Als magnetfeldsensitives Element dient ein auf dem Hall-Effekt basierender Doppel-Drain-MAGFET, der das Verhalten der Kippschaltung beeinflusst. Aus den digitalen Ausgangsdaten kann die Stärke und die Polarität des Magnetfelds bestimmt werden. Die Gesamtanordnung bildet einen stochastischen Magnetfeld-Sensor. In der Arbeit wird ein Modell für das Kippverhalten der rückgekoppelten Inverter präsentiert. Die Rauscheinflüsse des Sensors werden analysiert und in einem stochastischen Differentialgleichungssystem modelliert. Die Lösung der stochastischen Differentialgleichung zeigt die Entwicklung der Wahrscheinlichkeitsverteilung des Ausgangssignals über die Zeit und welche Einflussfaktoren die Fehlerwahrscheinlichkeit des Sensors beeinflussen. Sie gibt Hinweise darauf, welche Parameter für das Design und Layout eines stochastischen Sensors zu einem optimalen Ergebnis führen. Die auf den theoretischen Berechnungen basierenden Schaltungen und Layout-Komponenten eines digitalen stochastischen Sensors werden in der Arbeit vorgestellt. Aufgrund der technologisch bedingten Prozesstoleranzen ist für jeden Detektor eine eigene kompensierende Kalibrierung erforderlich. Unterschiedliche Realisierungen dafür werden präsentiert und bewertet. Zur genaueren Modellierung wird ein SPICE-Modell aufgestellt und damit für das Kippverhalten des Sensors eine stochastische Differentialgleichung mit SPICE-bestimmten Koeffizienten hergeleitet. Gegenüber den Standard-Magnetfeldsensoren bietet die stochastische digitale Auswertung den Vorteil einer flexiblen Messung. Man kann wählen zwischen schnellen Messungen bei reduzierter Genauigkeit und einer hohen lokalen Auflösung oder einer hohen Genauigkeit bei der Auswertung langsam veränderlicher Magnetfelder im Bereich von unter 1 mT. Die Arbeit präsentiert die Messergebnisse des Testchips. Die gemessene Empfindlichkeit und die Fehlerwahrscheinlichkeit sowie die optimalen Arbeitspunkte und die Kennliniencharakteristik werden dargestellt. Die relative Empfindlichkeit der MAGFETs beträgt 0,0075/T. Die damit erzielbaren Fehlerwahrscheinlichkeiten werden in der Arbeit aufgelistet. Verglichen mit dem theoretischen Modell zeigt das gemessene Kippverhalten der stochastischen Sensoren eine gute Übereinstimmung. Verschiedene Messungen von analogen und digitalen Magnetfeldern bestätigen die Anwendbarkeit des Sensors für schnelle Magnetfeldmessungen bis 27 MHz auch bei kleinen Magnetfeldern unter 1 mT. Die Messungen der Sensorcharakteristik in Abhängigkeit von der Temperatur zeigen, dass die Empfindlichkeit bei sehr tiefen Temperaturen deutlich steigt aufgrund der Abnahme des Rauschens. Eine Zusammenfassung und ein ausführliches Literaturverzeichnis geben einen Überblick über den Stand der Technik.

In situ atmospheric turbulence measurement using the terrestrial magnetic field - A compass for a radiosonde

A method for in situ detection of atmospheric turbulence has been developed using an inexpensive sensor carried within a conventional meteorological radiosonde. The sensor-a Hall effect magnetometer-was used to monitor the terrestrial magnetic field. Rapid time scale (10 s or less) fluctuations in the magnetic field measurement were related to the motion of the radiosonde, which was strongly influenced by atmospheric turbulence. Comparison with cloud radar measurements showed turbulence in regions where rapid time-scale magnetic fluctuations occurred. Reliable measurements were obtained between the surface and the stratosphere.

Estimation of magnet separation for magnetic suspension applications

This thesis describes a form of non-contact measurement using two dimensional hall effect sensing to resolve the location of a moving magnet which is part of a ‘magnetic spring’ type suspension system. This work was inspired by the field of Space Robotics, which currently relies on solid link suspension techniques for rover stability. This thesis details the design, development and testing of a novel magnetic suspension system with a possible application in space and terrestrial based robotics, especially when the robot needs to traverse rough terrain. A number of algorithms were developed, to utilize experimental data from testing, that can approximate the separation between magnets in the suspension module through observation of the magnetic fields. Experimental hardware was also developed to demonstrate how two dimensional hall effect sensor arrays could provide accurate feedback, with respects to the magnetic suspension modules operation, so that future work can include the sensor array in a real-time control system to produce dynamic ride control for space robots. The research performed has proven that two dimensional hall effect sensing with respects to magnetic suspension is accurate, effective and suitable for future testing.

TRANSPORT IN A BILAYER SYSTEM AT HIGH LANDAU FILLING FACTOR

We have studied Shubnikov de Haas oscillations and the quantum Hall effect in GaAs-double well structures in tilted magnetic fields. We found strong magnetoresistance oscillations as a function of an in-plane magnetic field B(parallel to) at nu = 4N + 3 and nu = 4N + 1 filling factors. At low perpendicular magnetic field B(perpendicular to), the amplitude of the conventional Shubnikov-de Haas (SdH) oscillations also exhibits B(parallel to)-periodic dependence at fixed values of B(perpendicular to). We interpret the observed oscillations as a manifestation of the interference between cyclotron orbits in different quantum wells.

Lorentz symmetry breaking and planar effects from non-linear electrodynamics

We propose a modification of standard linear electrodynamics in four dimensions, where effective non-trivial interactions of the electromagnetic field with itself and with matter fields induce Lorentz violating Chern-Simons terms. This yields two consequences: it provides a more realistic and general scenario for the breakdown of Lorentz symmetry in electromagnetism and it may explain the effective behavior of the electromagnetic field in certain planar phenomena (for instance, Hall effect). A number of proposals for non-linear electrodynamics is discussed along the paper. Important physical implications of the breaking of Lorentz symmetry, such as optical birefringence and the possibility of having conductance in the vacuum are commented on.

Relaxation effects on the negatively charged Mg impurity in zincblende GaN

The electronic structure of Mg impurity in zincblende (c-)GaN is investigated by using the ab initio full potential linear-augmented plane-wave method and the local density-functional approximation. Full geometry optimization calculations, including nearest and next-nearest neighbor displacements, are performed for the impurity in the neutral and negatively charged states. A value of 190 ± 10 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 next-nearest neighbors of the Mg impurity replacing Ga in C-GaN undergo outward relaxations which play an important role in the determination of the center acceptor energies.

Estudo comparativo de medição de força de corte no processo de retificação

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Caracterização de filmes finos de ZnO dopados com Al e Mn depositados em substrato vítreo pelo método de Spray Pirólise

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Transport properties of polycrystalline boron doped diamond

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Fresamento de madeiras de média densidade: MDF

The technological expansion and market manufactured wood as wood paneling makes the research of processes involving this material are increasingly necessary . The present study examines the milling process MDF - fiberboard with average density endmill with helical teeth , with the analysis of the surface finish by evaluating the surface roughness ( Ra) and analysis of the power consumption . We analyzed three types of cuts in milling : concordant , discordant , and cut top . We used 5 rpm (6000 , 8000 , 10000 , 12000 and 14000 RPM) , establishing five-speed cutting, 301 , 402 ,502, 603 and 703 m / min respectively. Five forward speeds and 4, 6, 8, 10 and 12 m / min. Each condition was repeated six times , totaling 180 tests. The results of roughness were obtained from rugosimeter data and the power consumption were obtained by Hall-effect sensor . These results were statistically analyzed using analysis of variance and Tukey test . Finally it was concluded that there are few significant differences between the results themselves vary roughness when cutting speeds and feed and no major differences in power consumption . The best surface quality and lower power consumption were for cutting speed of 703 m / min . To varying forward speed , the speed of 4 m / min showed better surface quality and lower power consumption

Neural models for predicting hole diameters in drilling processes

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)