Electron-Phonon Interaction Within the Framework of the Fluctuating Valence of Copper Atoms — a Theoretical Model for High Temperature Superconductivity

Electron-phonon interaction is considered within the framework of the fluctuating valence of Cu atoms. Anderson's lattice Hamiltonian is suitably modified to take this into account. Using Green's function technique tbe possible quasiparticle excitations' are determined. The quantity 2delta k(O)/ kB Tc is calculated for Tc= 40 K. The calculated values are in good agreement with the experimental results.

Effects of confinement on the electron-phonon interaction in Al(0.18)Ga(0.82)As/GaAs quantum wells

Photoluminescence measurements at different temperatures have been performed to investigate the effects of confinement on the electron-phonon interaction in GaAs/AlGaAs quantum wells (QWs). A series of samples with different well widths in the range from 150 up to 750 A was analyzed. Using a fitting procedure based on the Passler-p model to describe the temperature dependence of the exciton recombination energy, we determined a fit parameter which is related to the strength of the electron-phonon interaction. On the basis of the behavior of this fit parameter as a function of the well width thickness of the samples investigated, we verified that effects of confinement on the exciton recombination energy are still present in QWs with well widths as large as 450 angstrom. Our findings also show that the electron-phonon interaction is three times stronger in GaAs bulk material than in Al(0.18)Ga(0.82)As/GaAs QWs.

The electron optical limits of performance of single-polepiece magnetic electron lenses

The thesis is concerned with the electron properties of single-polepiece magnetic electron lenses especially under conditions of extreme polepiece saturation. The electron optical properties are first analysed under conditions of high polepiece permeability. From this analysis, a general idea can be obtained of the important parameters that affect ultimate lens performance. In addition, useful information is obtained concerning the design of improved lenses operating under conditions of extreme polepiece saturation, for example at flux densities of the order of 10 Tesla. It is shown that in a single-polepiece lens , the position and shape of the lens exciting coil plays an important role. In particular, the maximum permissible current density in the windings,rather than the properties of the iron, can set a limit to lens performance. This factor was therefore investigated in some detail. The axial field distribution of a single-polepiece lens, unlike that of a conventional lens, is highly asymmetrical. There are therefore two possible physical arrangements of the lens with respect to the incoming electron beam. In general these two orientations will result in different aberration coefficients. This feature has also been investigated in some detail. Single-pole piece lenses are thus considerably more complicated electron- optically than conventional double polepiece lenses. In particular, the absence of the usual second polepiece causes most of the axial magnetic flux density distribution to lie outside the body of the lens. This can have many advantages in electron microscopy but it creates problems in calculating the magnetic field distribution. In particular, presently available computer programs are liable to be considerably in error when applied to such structures. It was therefore necessary to find independent ways of checking the field calculations. Furthermore, if the polepiece is allowed to saturate, much more calculation is involved since the field distribution becomes a non-linear function of the lens excitation. In searching for optimum lens designs, care was therefore taken to ensure that the coil was placed in the optimum position. If this condition is satisfied there seems to be no theoretical limit to the maximum flux density that can be attained at the polepiece tip. However , under iron saturation condition, some broadening of the axial field distribution will take place, thereby changing the lens aberrations . Extensive calculations were therefore made to find the minimum spherical and chromatic aberration coefficients . The focal properties of such lens designs are presented and compared with the best conventional double-polepiece lenses presently available.

CALCULATION OF MAGNETODONOR STATES IN InP AND POLARON EFFECTS

Far-infrared transitions in polar semiconductors are known to be affected by the presence of shallow donor impurities, external magnetic fields and the electron-LO-phonon interaction. We calculate the magnetodonor states in indium phosphide by a diagonalization procedure, and introduce the electron-phonon interaction by the Frohlich term. The main effects of this perturbation are calculated by a multi-level version of the Wigner-Brillouin theory. We determine the transition energies, from the ground state to excited states, and find good qualitative agreement with recently reported absorption-spectroscopy measurements in the 100-800 cm(-1) range, with applied magnetic fields up to 30 T. Our calculations suggest that experimental peak splittings in the 400-450 cm(-1) range are due to the electron-phonon interaction.

CALCULATION of MAGNETODONOR STATES IN InP and POLARON EFFECTS

Far-infrared transitions in polar semiconductors are known to be affected by the presence of shallow donor impurities, external magnetic fields and the electron-LO-phonon interaction. We calculate the magnetodonor states in indium phosphide by a diagonalization procedure, and introduce the electron-phonon interaction by the Frohlich term. The main effects of this perturbation are calculated by a multi-level version of the Wigner-Brillouin theory. We determine the transition energies, from the ground state to excited states, and find good qualitative agreement with recently reported absorption-spectroscopy measurements in the 100-800 cm(-1) range, with applied magnetic fields up to 30 T. Our calculations suggest that experimental peak splittings in the 400-450 cm(-1) range are due to the electron-phonon interaction.

Intersubband plasmon-phonon modes in quantum wires at high temperatures

Coupled intersubband plasmon-phonon modes are studied in a multisubband parabolic quantum wire at room temperatures. These modes are found by calculating the spectral weight function which is related to the inelastic Raman spectra. We use a 13 subband model. The plasmon-phonon coupling strongly modifies the dispersion relation of the intersubband modes in the vicinity of the optical phonon frequency omega(LO). Extra modes show up as a result of the electron-phonon interaction. We carefully study the density and temperature dependence of these extra modes. We also show that coupled intersubband plasmon-phonon modes should be observed for temperatures as high as 300 K.

Temperature and wavelength dependence of the thermo-optical properties of tellurite and chalcogenide glasses

The refractive index and the temperature coefficient of the optical path length change of tellurite (80TeO(2):20Li(2)O) and chalcogenide glasses (72.5Ga(2)S(3):27.5La(2)O(3)) were determined as a function of temperature (up to 150 degrees C) and wavelength (in the range between 454 and 632.8 nm). The tellurite glass exhibits the usual refractive index dispersion in the wavelength range analyzed, while anomalous refractive index dispersion was observed for the chalcogenide glass between 454 and 530 nm. The dispersion parameters were determined by means of the single-effective oscillator model. In addition, a strong dependence of the temperature coefficient of the optical path length on the photon energy and temperature was found for the chalcogenide glass. The latter was correlated to the shift of the optical band gap (or electronic edge) with temperature, which was interpreted by the electron-phonon interaction model. (C) 2007 American Institute of Physics.

Propriedades física de molécilas orgânicas e compostos do tipo perovskita CdSiO3 e CaPbO3

In the first part of this work our concern was to investigate the thermal effects in organic crystals using the theory of the polarons. To analyse such effect, we used the Fröhlich s Hamiltonian, that describes the dynamics of the polarons, using a treatment based on the quantum mechanics, to elucidate the electron-phonon interaction. Many are the forms to analyzing the polaronic phenomenon. However, the measure of the dielectric function can supply important information about the small polarons hopping process. Besides, the dielectric function measures the answer to an applied external electric field, and it is an important tool for the understanding of the many-body effects in the normal state of a polaronic system. We calculate the dielectric function and its dependence on temperature using the Hartree-Fock decoupling method. The dieletric function s dependence on the temperature is depicted by through a 3D graph. We also analyzed the so called Arrhenius resistivity, as a functionof the temperature, which is an important tool to characterize the conductivity of an organic molecule. In the second part we analyzed two perovskita type crystalline oxides, namely the cadmium silicate triclinic (CdSiO3) and the calcium plumbate orthorhombic (CaPbO3), respectively. These materials are normally denominated ABO3 and they have been especially investigated for displaying ferroelectric, piezoelectric, dielectrics, semiconductors and superconductors properties. We found our results through ab initio method within the functional density theory (DFT) in the GGA-PBE and LDA-CAPZ approximations. After the geometry optimization for the two structure using the in two approximations, we found the structure parameters and compared them with the experimental data. We still determined further the angles of connection for the two analyzed cases. Soon after the convergence of the energy, we determined their band structures, fundamental information to characterize the nature of the material, as well as their dielectrics functions, optical absorption, partial density of states and effective masses of electrons and holes

Fonctionnalisation covalente de monocouches et bicouches de graphène

Le graphène est une nanostructure de carbone hybridé sp2 dont les propriétés électroniques et optiques en font un matériau novateur avec un très large potentiel d’application. Cependant, la production à large échelle de ce matériau reste encore un défi et de nombreuses propriétés physiques et chimiques doivent être étudiées plus en profondeur pour mieux les exploiter. La fonctionnalisation covalente est une réaction chimique qui a un impact important dans l’étude de ces propriétés, car celle-ci a pour conséquence une perte de la structure cristalline des carbones sp2. Néanmoins, la réaction a été très peu explorée pour ce qui est du graphène déposé sur des surfaces, car la réactivité chimique de ce dernier est grandement dépendante de l’environnement chimique. Il est donc important d’étudier la fonctionnalisation de ce type de graphène pour bien comprendre à la fois la réactivité chimique et la modification des propriétés électroniques et optiques pour pouvoir exploiter les retombées. D’un autre côté, les bicouches de graphène sont connues pour avoir des propriétés très différentes comparées à la monocouche à cause d’un empilement des structures électroniques, mais la croissance contrôlée de ceux-ci est encore très difficile, car la cinétique de croissance n’est pas encore maîtrisée. Ainsi, ce mémoire de maîtrise va porter sur l’étude de la réactivité chimique du graphène à la fonctionnalisation covalente et de l’étude des propriétés optiques du graphène. Dans un premier temps, nous avons effectué des croissances de graphène en utilisant la technique de dépôt chimique en phase vapeur. Après avoir réussi à obtenir du graphène monocouche, nous faisons varier les paramètres de croissance et nous nous rendons compte que les bicouches apparaissent lorsque le gaz carboné nécessaire à la croissance reste présent durant l’étape de refroidissement. À partir de cette observation, nous proposons un modèle cinétique de croissance des bicouches. Ensuite, nous effectuons une étude approfondie de la fonctionnalisation du graphène monocouche et bicouche. Tout d’abord, nous démontrons qu’il y a une interaction avec le substrat qui inhibe grandement le greffage covalent sur la surface du graphène. Cet effet peut cependant être contré de plusieurs façons différentes : 1) en dopant chimiquement le graphène avec des molécules réductrices, il est possible de modifier le potentiel électrochimique afin de favoriser la réaction; 2) en utilisant un substrat affectant peu les propriétés électroniques du graphène; 3) en utilisant la méthode d’électrogreffage avec une cellule électrochimique, car elle permet une modulation contrôlée du potentiel électrochimique du graphène. De plus, nous nous rendons compte que la réactivité chimique des bicouches est moindre dû à la rigidité de structure due à l’interaction entre les couches. En dernier lieu, nous démontrons la pertinence de la spectroscopie infrarouge pour étudier l’effet de la fonctionnalisation et l’effet des bicouches sur les propriétés optiques du graphène. Nous réussissons à observer des bandes du graphène bicouche dans la région du moyen infrarouge qui dépendent du dopage. Normalement interdites selon les règles de sélection pour la monocouche, ces bandes apparaissent néanmoins lorsque fonctionnalisée et changent grandement en amplitude dépendamment des niveaux de dopage et de fonctionnalisation.

Fonctionnalisation covalente de monocouches et bicouches de graphène

Le graphène est une nanostructure de carbone hybridé sp2 dont les propriétés électroniques et optiques en font un matériau novateur avec un très large potentiel d’application. Cependant, la production à large échelle de ce matériau reste encore un défi et de nombreuses propriétés physiques et chimiques doivent être étudiées plus en profondeur pour mieux les exploiter. La fonctionnalisation covalente est une réaction chimique qui a un impact important dans l’étude de ces propriétés, car celle-ci a pour conséquence une perte de la structure cristalline des carbones sp2. Néanmoins, la réaction a été très peu explorée pour ce qui est du graphène déposé sur des surfaces, car la réactivité chimique de ce dernier est grandement dépendante de l’environnement chimique. Il est donc important d’étudier la fonctionnalisation de ce type de graphène pour bien comprendre à la fois la réactivité chimique et la modification des propriétés électroniques et optiques pour pouvoir exploiter les retombées. D’un autre côté, les bicouches de graphène sont connues pour avoir des propriétés très différentes comparées à la monocouche à cause d’un empilement des structures électroniques, mais la croissance contrôlée de ceux-ci est encore très difficile, car la cinétique de croissance n’est pas encore maîtrisée. Ainsi, ce mémoire de maîtrise va porter sur l’étude de la réactivité chimique du graphène à la fonctionnalisation covalente et de l’étude des propriétés optiques du graphène. Dans un premier temps, nous avons effectué des croissances de graphène en utilisant la technique de dépôt chimique en phase vapeur. Après avoir réussi à obtenir du graphène monocouche, nous faisons varier les paramètres de croissance et nous nous rendons compte que les bicouches apparaissent lorsque le gaz carboné nécessaire à la croissance reste présent durant l’étape de refroidissement. À partir de cette observation, nous proposons un modèle cinétique de croissance des bicouches. Ensuite, nous effectuons une étude approfondie de la fonctionnalisation du graphène monocouche et bicouche. Tout d’abord, nous démontrons qu’il y a une interaction avec le substrat qui inhibe grandement le greffage covalent sur la surface du graphène. Cet effet peut cependant être contré de plusieurs façons différentes : 1) en dopant chimiquement le graphène avec des molécules réductrices, il est possible de modifier le potentiel électrochimique afin de favoriser la réaction; 2) en utilisant un substrat affectant peu les propriétés électroniques du graphène; 3) en utilisant la méthode d’électrogreffage avec une cellule électrochimique, car elle permet une modulation contrôlée du potentiel électrochimique du graphène. De plus, nous nous rendons compte que la réactivité chimique des bicouches est moindre dû à la rigidité de structure due à l’interaction entre les couches. En dernier lieu, nous démontrons la pertinence de la spectroscopie infrarouge pour étudier l’effet de la fonctionnalisation et l’effet des bicouches sur les propriétés optiques du graphène. Nous réussissons à observer des bandes du graphène bicouche dans la région du moyen infrarouge qui dépendent du dopage. Normalement interdites selon les règles de sélection pour la monocouche, ces bandes apparaissent néanmoins lorsque fonctionnalisée et changent grandement en amplitude dépendamment des niveaux de dopage et de fonctionnalisation.

Antilocalization of hole carriers in Pb(1-x)Eu(x)Te alloys in the metallic regime

Magnetoresistance measurements in p-type Pb(1-x)Eu(x)Te alloys, for x varying from 0% up to 5%, have been used to investigate localization and antilocalization effects. These are attributed to both the spin-orbit scattering and to the large Zeeman splitting present in these alloys due to the large values of the effective Lande g factor. The magnetoresistance curves are analyzed using the model of Fukuyama and Hoshino, which takes into account the spin-orbit and Zeeman scattering mechanisms. The spin-orbit scattering time is found to be independent of the temperature, while the inelastic-scattering time increases with decreasing temperature suggesting the electron-phonon interaction as the main scattering mechanism.

Electronic structure and properties of AlN

The electronic structure of the wurtzite-type phase of aluminum nitride has been investigated by means of periodic ab initio Hartree-Fock calculations. The binding energy, lattice parameters (a,c), and the internal coordinate (u) have been calculated. All structural parameters are in excellent agreement with the experimental data. The electronic structure and bonding in AlN are analyzed by means of density-of-states projections and electron-density maps. The calculated values of the bulk modulus, its pressure derivative, the optical-phonon frequencies at the center of the Brillouin zone, and the full set of elastic constants are in good agreement with the experimental data.

Electronic structure and properties of AlN

The electronic structure of the wurtzite-type phase of aluminum nitride has been investigated by means of periodic ab initio Hartree-Fock calculations. The binding energy, lattice parameters (a,c), and the internal coordinate (u) have been calculated. All structural parameters are in excellent agreement with the experimental data. The electronic structure and bonding in AlN are analyzed by means of density-of-states projections and electron-density maps. The calculated values of the bulk modulus, its pressure derivative, the optical-phonon frequencies at the center of the Brillouin zone, and the full set of elastic constants are in good agreement with the experimental data.