Um problema de interferências quânticas: segregação de impurezas em sistemas metálicos nanoestruturados

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Teixeira, Danielle Gonçalves
Data de Publicação: 2012
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
Texto Completo: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/7684
Resumo: In this work we study the problem of substitutional impurity segregation in metallic nanostructured systems consisting of juxtaposition of layers (multilayer). Using a single band tight-binding model we calculate the electronic structure of these systems, considering a simple cubic lattice in two growth directions: (001) and (011). Due to the loss of symmetry of the system, the Hamiltonian is written as a function of a wave vector k parallel to the plane, and an index l which denotes an arbitrary plane of the system. Firstly, we calculate the electronic structure of the system with atoms of type A and investigate the changes in the electronic structure when an impurity of type B is introduced in an arbitrary plane of the system. We calculate the potential introduced by this impurity taking into account the charge neutrality through the Friedel sum rule. We also calculate the total electronic energy variation ΔEl as a function of the impurity position. As a substrate we consider systems with occupations equal to 0.94 and 0.54 per band, simulating Ni and Cr systems in our model. The impurities are also transition metals - Mn , Fe and Co . In all investigated cases, it was verified that the variation of the total electronic energy presents an oscillatory behavior that depends on the position in which the impurity is placed, from the surface plane up to several inner planes of the system. As a result, in all cases it has been verified the occurrence of more favorable planes to the location of impurity. When considering a relatively large number of planes, one case in particular drew attention by a remarkable beating on the oscillatory behavior of ΔEl. We also study the behavior of the total electronic energy variation, when layers (films) are grown up on the substrate and an impurity of the same type of the layers is placed in the substrate. In our model calculation, a difference between the size of the atoms of the substrate and the film is taken into account. We also investigate the influence of temperature on the total electronic energy oscillatory behavior, considering the Sommerfeld expansion.
id UERJ_1a0e8e04b50002c74daefacc87bec522
oai_identifier_str oai:www.bdtd.uerj.br:1/7684
network_acronym_str UERJ
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
repository_id_str 2903
spelling Barbosa, Augusto Cesar de Castrohttp://lattes.cnpq.br/1734587740129156Costa, Marcus Vinícius Tovarhttp://lattes.cnpq.br/7992727935310462Oliveira, Alexandre Lopes dehttp://lattes.cnpq.br/4563261652431709Moura, Carlos Antonio dehttp://lattes.cnpq.br/7810980300080088http://lattes.cnpq.br/7795687319372112Teixeira, Danielle Gonçalves2021-01-05T17:53:59Z2013-02-282012-07-20TEIXEIRA, Danielle Gonçalves. Um problema de interferências quânticas: segregação de impurezas em sistemas metálicos nanoestruturados. 2012. 144 f. Dissertação (Mestrado em Modelagem matemático-estatístico-computacional) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2012.http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/7684In this work we study the problem of substitutional impurity segregation in metallic nanostructured systems consisting of juxtaposition of layers (multilayer). Using a single band tight-binding model we calculate the electronic structure of these systems, considering a simple cubic lattice in two growth directions: (001) and (011). Due to the loss of symmetry of the system, the Hamiltonian is written as a function of a wave vector k parallel to the plane, and an index l which denotes an arbitrary plane of the system. Firstly, we calculate the electronic structure of the system with atoms of type A and investigate the changes in the electronic structure when an impurity of type B is introduced in an arbitrary plane of the system. We calculate the potential introduced by this impurity taking into account the charge neutrality through the Friedel sum rule. We also calculate the total electronic energy variation ΔEl as a function of the impurity position. As a substrate we consider systems with occupations equal to 0.94 and 0.54 per band, simulating Ni and Cr systems in our model. The impurities are also transition metals - Mn , Fe and Co . In all investigated cases, it was verified that the variation of the total electronic energy presents an oscillatory behavior that depends on the position in which the impurity is placed, from the surface plane up to several inner planes of the system. As a result, in all cases it has been verified the occurrence of more favorable planes to the location of impurity. When considering a relatively large number of planes, one case in particular drew attention by a remarkable beating on the oscillatory behavior of ΔEl. We also study the behavior of the total electronic energy variation, when layers (films) are grown up on the substrate and an impurity of the same type of the layers is placed in the substrate. In our model calculation, a difference between the size of the atoms of the substrate and the film is taken into account. We also investigate the influence of temperature on the total electronic energy oscillatory behavior, considering the Sommerfeld expansion.Neste trabalho estudamos o problema da segregação de impurezas substitucionais em sistemas nanoestruturados metálicos formados pela justaposição de camadas (multicamadas). Utilizamos o modelo de ligações fortes (tight-binding) com um orbital por sítio para calcular a estrutura eletrônica desses sistemas, considerando a rede cristalina c´ubica simples em duas direções de crescimento: (001) e (011). Devido à perda de simetria do sistema, escrevemos o hamiltoniano em termos de um vetor de onda k, paralelo ao plano, e um ´ındice l que denota um plano arbitr´ario do sistema. Primeiramente, calculamos a estrutura eletrônica do sistema considerando-o formado por átomos do tipo A e, posteriormente, investigamos as modificações nessa estrutura eletrônica ao introduzirmos uma impureza do tipo B em um plano arbitrário do sistema. Calculamos o potencial introduzido por esta impureza levando-se em conta a neutralidade de carga através da regra de soma de Friedel. Calculamos a variação da energia eletrônica total ΔEl como função da posição da impureza. Como substrato, consideramos sistemas com ocupações iguais a 0.94 e 0.54 elétrons por banda, o que dentro do modelo nos permite chamá-los de Ni e Cr . As impurezas s ao tamb´em metais de transição - Mn , Fe e Co . Em todos os casos investigados, foi verificado que a variação de energia eletrônica total apresenta um comportamento oscilat´orio em função da posição da impureza no sistema, desde o plano superficial, até vários planos interiores do sistema. Como resultado, verificamos a ocorr encia de planos mais favoráveis à localização da impureza. Ao considerarmos um número relativamente grande de planos, um caso em particular foi destacado pelo aparecimento de um batimento no comportamento oscilatório de ΔEl. Estudamos também o comportamento da variação da energia total, quando camadas (filmes) são crescidas sobre o substrato e uma impureza do mesmo tipo das camadas é colocada no substrato. Levamos em conta a diferença de tamanho entre os átomos do substrato e os átomos dos filmes. Analisamos ainda a influência da temperatura sobre o comportamento oscilatório da energia total, considerando a expansão de Sommerfeld.Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-05T17:53:59Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_ Final_Danielle_Teixeira[1].pdf: 2899010 bytes, checksum: 7092c674c29e03f5a080512f5d136bd9 (MD5)Made available in DSpace on 2021-01-05T17:53:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_ Final_Danielle_Teixeira[1].pdf: 2899010 bytes, checksum: 7092c674c29e03f5a080512f5d136bd9 (MD5) Previous issue date: 2012-07-20Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiroapplication/pdfporUniversidade do Estado do Rio de JaneiroPrograma de Pós-Graduação em Ciências ComputacionaisUERJBRCentro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Matemática e EstatísticaMultilayerSegregationGreen s FunctionsMulticamadasSegregaçãoFunções de GreenMateriais nanoestruradosNanoestruturaCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICA::MATEMATICA APLICADAUm problema de interferências quânticas: segregação de impurezas em sistemas metálicos nanoestruturadosA quantum interference problem: segregating impurities in metal systems nanostructuredinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJinstname:Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)instacron:UERJORIGINALDissertacao_ Final_Danielle_Teixeira[1].pdfapplication/pdf2899010http://www.bdtd.uerj.br/bitstream/1/7684/1/Dissertacao_+Final_Danielle_Teixeira%5B1%5D.pdf7092c674c29e03f5a080512f5d136bd9MD511/76842024-02-27 14:34:51.071oai:www.bdtd.uerj.br:1/7684Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.bdtd.uerj.br/PUBhttps://www.bdtd.uerj.br:8443/oai/requestbdtd.suporte@uerj.bropendoar:29032024-02-27T17:34:51Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)false
dc.title.por.fl_str_mv Um problema de interferências quânticas: segregação de impurezas em sistemas metálicos nanoestruturados
dc.title.alternative.eng.fl_str_mv A quantum interference problem: segregating impurities in metal systems nanostructured
title Um problema de interferências quânticas: segregação de impurezas em sistemas metálicos nanoestruturados
spellingShingle Um problema de interferências quânticas: segregação de impurezas em sistemas metálicos nanoestruturados
Teixeira, Danielle Gonçalves
Multilayer
Segregation
Green s Functions
Multicamadas
Segregação
Funções de Green
Materiais nanoestrurados
Nanoestrutura
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICA::MATEMATICA APLICADA
title_short Um problema de interferências quânticas: segregação de impurezas em sistemas metálicos nanoestruturados
title_full Um problema de interferências quânticas: segregação de impurezas em sistemas metálicos nanoestruturados
title_fullStr Um problema de interferências quânticas: segregação de impurezas em sistemas metálicos nanoestruturados
title_full_unstemmed Um problema de interferências quânticas: segregação de impurezas em sistemas metálicos nanoestruturados
title_sort Um problema de interferências quânticas: segregação de impurezas em sistemas metálicos nanoestruturados
author Teixeira, Danielle Gonçalves
author_facet Teixeira, Danielle Gonçalves
author_role author
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Barbosa, Augusto Cesar de Castro
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/1734587740129156
dc.contributor.advisor-co1.fl_str_mv Costa, Marcus Vinícius Tovar
dc.contributor.advisor-co1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/7992727935310462
dc.contributor.referee1.fl_str_mv Oliveira, Alexandre Lopes de
dc.contributor.referee1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/4563261652431709
dc.contributor.referee2.fl_str_mv Moura, Carlos Antonio de
dc.contributor.referee2Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/7810980300080088
dc.contributor.authorLattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/7795687319372112
dc.contributor.author.fl_str_mv Teixeira, Danielle Gonçalves
contributor_str_mv Barbosa, Augusto Cesar de Castro
Costa, Marcus Vinícius Tovar
Oliveira, Alexandre Lopes de
Moura, Carlos Antonio de
dc.subject.eng.fl_str_mv Multilayer
Segregation
Green s Functions
topic Multilayer
Segregation
Green s Functions
Multicamadas
Segregação
Funções de Green
Materiais nanoestrurados
Nanoestrutura
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICA::MATEMATICA APLICADA
dc.subject.por.fl_str_mv Multicamadas
Segregação
Funções de Green
Materiais nanoestrurados
Nanoestrutura
dc.subject.cnpq.fl_str_mv CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICA::MATEMATICA APLICADA
description In this work we study the problem of substitutional impurity segregation in metallic nanostructured systems consisting of juxtaposition of layers (multilayer). Using a single band tight-binding model we calculate the electronic structure of these systems, considering a simple cubic lattice in two growth directions: (001) and (011). Due to the loss of symmetry of the system, the Hamiltonian is written as a function of a wave vector k parallel to the plane, and an index l which denotes an arbitrary plane of the system. Firstly, we calculate the electronic structure of the system with atoms of type A and investigate the changes in the electronic structure when an impurity of type B is introduced in an arbitrary plane of the system. We calculate the potential introduced by this impurity taking into account the charge neutrality through the Friedel sum rule. We also calculate the total electronic energy variation ΔEl as a function of the impurity position. As a substrate we consider systems with occupations equal to 0.94 and 0.54 per band, simulating Ni and Cr systems in our model. The impurities are also transition metals - Mn , Fe and Co . In all investigated cases, it was verified that the variation of the total electronic energy presents an oscillatory behavior that depends on the position in which the impurity is placed, from the surface plane up to several inner planes of the system. As a result, in all cases it has been verified the occurrence of more favorable planes to the location of impurity. When considering a relatively large number of planes, one case in particular drew attention by a remarkable beating on the oscillatory behavior of ΔEl. We also study the behavior of the total electronic energy variation, when layers (films) are grown up on the substrate and an impurity of the same type of the layers is placed in the substrate. In our model calculation, a difference between the size of the atoms of the substrate and the film is taken into account. We also investigate the influence of temperature on the total electronic energy oscillatory behavior, considering the Sommerfeld expansion.
publishDate 2012
dc.date.issued.fl_str_mv 2012-07-20
dc.date.available.fl_str_mv 2013-02-28
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2021-01-05T17:53:59Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv TEIXEIRA, Danielle Gonçalves. Um problema de interferências quânticas: segregação de impurezas em sistemas metálicos nanoestruturados. 2012. 144 f. Dissertação (Mestrado em Modelagem matemático-estatístico-computacional) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2012.
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/7684
identifier_str_mv TEIXEIRA, Danielle Gonçalves. Um problema de interferências quânticas: segregação de impurezas em sistemas metálicos nanoestruturados. 2012. 144 f. Dissertação (Mestrado em Modelagem matemático-estatístico-computacional) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2012.
url http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/7684
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade do Estado do Rio de Janeiro
dc.publisher.program.fl_str_mv Programa de Pós-Graduação em Ciências Computacionais
dc.publisher.initials.fl_str_mv UERJ
dc.publisher.country.fl_str_mv BR
dc.publisher.department.fl_str_mv Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Matemática e Estatística
publisher.none.fl_str_mv Universidade do Estado do Rio de Janeiro
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
instname:Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)
instacron:UERJ
instname_str Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)
instacron_str UERJ
institution UERJ
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
bitstream.url.fl_str_mv http://www.bdtd.uerj.br/bitstream/1/7684/1/Dissertacao_+Final_Danielle_Teixeira%5B1%5D.pdf
bitstream.checksum.fl_str_mv 7092c674c29e03f5a080512f5d136bd9
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)
repository.mail.fl_str_mv bdtd.suporte@uerj.br
_version_ 1792352279087546368