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1. Malara, Rodrigo Daniel. Paralelização do cálculo de estruturas de bandas de semicondutores usando o High Performance Fortran.

Degree: Mestrado, Física Aplicada, 2005, University of São Paulo

O uso de sistemas multiprocessados para a resolução de problemas que demandam um grande poder computacional tem se tornado cada vez mais comum. Porém a conversão de programas seqüenciais para programas concorrentes ainda não é uma tarefa trivial. Dentre os fatores que tornam esta tarefa difícil, destacamos a inexistência de um paradigma único e consolidado para a construção de sistemas computacionais paralelos e a existência de várias plataformas de programação para o desenvolvimento de programas concorrentes. Nos dias atuais ainda é impossível isentar o programador da especificação de como o problema será particionado entre os vários processadores. Para que o programa paralelo seja eficiente, o programador deve conhecer a fundo aspectos que norteiam a construção do hardware computacional paralelo, aspectos inerentes à arquitetura onde o software será executado e à plataforma de programação concorrente escolhida. Isto ainda não pode ser mudado. O ganho que podemos obter é na implementação do software paralelo. Esta tarefa pode ser trabalhosa e demandar muito tempo para a depuração, pois as plataformas de programação não possibilitam que o programador abstraia dos elementos de hardware. Tem havido um grande esforço na criação de ferramentas que otimizem esta tarefa, permitindo que o programador se expresse mais fácil e sucintamente quanto à para1elização do programa. O presente trabalho se baseia na avaliação dos aspectos ligados à implementação de software concorrente utilizando uma plataforma de portabilidade chamada High Performance Fortran, aplicado a um problema específico da física: o cálculo da estrutura de bandas de heteroestruturas semicondutoras. O resultado da utilização desta plataforma foi positivo. Obtivemos um ganho de performance superior ao esperado e verificamos que o compilador pode ser ainda mais eficiente do que o próprio programador na paralelização de um programa. O custo inicial de desenvolvimento não foi muito alto, e pode ser diluído entre os futuros projetos que venham a utilizar deste conhecimento pois após a fase de aprendizado, a paralelização de programas se torna rápida e prática. A plataforma de paralelização escolhida não permite a paralelização de todos os tipos de problemas, apenas daqueles que seguem o paradigma de paralelismo por dados, que representam uma parcela considerável dos problemas típicos da Física.

The employment of multiprocessor systems to solve problems that demand a great computational power have become more and more usual. Besides, the conversion of sequential programs to concurrent ones isn\'t trivial yet. Among the factors that makes this task difficult, we highlight the nonexistence of a unique and consolidated paradigm for the parallel computer systems building and the existence of various programming platforms for concurrent programs development. Nowadays it is still impossible to exempt the programmer of the specification about how the problem will be partitioned among the various processors. In order to have an efficient parallel program the programmer…

Advisors/Committee Members: Sipahi, Guilherme Matos.

Subjects/Keywords: Cálculo autoconsistente; Computação paralela; Computacional simulation; k.p. Method; Método k.p.; Parallel computing; Self-consistent calculation; Simulações computacionais

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APA (6th Edition):

Malara, R. D. (2005). Paralelização do cálculo de estruturas de bandas de semicondutores usando o High Performance Fortran. (Masters Thesis). University of São Paulo. Retrieved from http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76132/tde-12112007-092040/ ;

Chicago Manual of Style (16th Edition):

Malara, Rodrigo Daniel. “Paralelização do cálculo de estruturas de bandas de semicondutores usando o High Performance Fortran.” 2005. Masters Thesis, University of São Paulo. Accessed January 19, 2020. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76132/tde-12112007-092040/ ;.

MLA Handbook (7th Edition):

Malara, Rodrigo Daniel. “Paralelização do cálculo de estruturas de bandas de semicondutores usando o High Performance Fortran.” 2005. Web. 19 Jan 2020.

Vancouver:

Malara RD. Paralelização do cálculo de estruturas de bandas de semicondutores usando o High Performance Fortran. [Internet] [Masters thesis]. University of São Paulo; 2005. [cited 2020 Jan 19]. Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76132/tde-12112007-092040/ ;.

Council of Science Editors:

Malara RD. Paralelização do cálculo de estruturas de bandas de semicondutores usando o High Performance Fortran. [Masters Thesis]. University of São Paulo; 2005. Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76132/tde-12112007-092040/ ;

2. Pereira, Marcia da Costa. Estudo das propriedades de densidades superficiais de cargas via cálculos auto-consistentes.

Degree: PhD, Física Básica, 1989, University of São Paulo

A formação de camadas de cargas elétricas na superfície de Hélio liquido e em filmes de H´leio sobre um substrato está bem estabelecida tanto teórica quanto experimentalmente. Não existia, porém, até o presente, um cálculo auto-consistente para essas camadas de cargas, pois no regime de baixas densidades eletrônicas, estes sistemas podem ser tratados como o problema de 1-elétron. Em nosso trabalho incluímos os efeitos de muitos corpos usando a aproximação de Hartree-Fock e, via cálculos auto-consistentes, mostramos que estes efeitos tornam-se relevantes para densidades a partir de 108 e/cm2 para elétrons sobre Hélio e 103 e/ cm2 para elétrons sobre filme de Hélio. Calculamos também a mobilidade desses elétrons, em superfície de Hélio, incluindo dois mecanismos diferentes de espalhamento; as interações elétron-ripplons e elétrons-átomos de vapor. Usando nossos cálculos auto-consistentes obtivemos resultados que melhores concordam com dados experimentais para a mobilidade, em regimes de altas densidades eletrônicas

The formation of electric charged layers outside liquid Helium and outside films are well understood experimentally as well as theoretically. But, until today, there was not a self-consistent calculation for these electronic layers because, at low densities, these system can be treated as a one-electron problem. In this work we have included the many-body effects using the Hartree-Fock approximations and, via self-consistent calculations, we pointed out that these effects are relevants for densities above 108 e/cm2 for liquid Helium and 103 e/ cm2 for Helium films. We also have calculated the electronic mobility due to different scattering mechanisms: electron-ripplon and electron-vapour interactions. Using our self-consistents calculations we have obtained results that fit very well the experimental data, at high densities

Advisors/Committee Members: Marques, Gilmar Eugenio.

Subjects/Keywords: Cálculo auto-consistente; Densidades superficiais de cargas; Electron over Helium and over Helium; Electron-riplon interaction; Elétrons sobre Helio e filmes de Hélio; interação elétron-riplon; mobilidades; Mobility; Self-consistent calculation; Surficial charge densities

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APA (6th Edition):

Pereira, M. d. C. (1989). Estudo das propriedades de densidades superficiais de cargas via cálculos auto-consistentes. (Doctoral Dissertation). University of São Paulo. Retrieved from http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/54/54131/tde-13032014-171454/ ;

Chicago Manual of Style (16th Edition):

Pereira, Marcia da Costa. “Estudo das propriedades de densidades superficiais de cargas via cálculos auto-consistentes.” 1989. Doctoral Dissertation, University of São Paulo. Accessed January 19, 2020. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/54/54131/tde-13032014-171454/ ;.

MLA Handbook (7th Edition):

Pereira, Marcia da Costa. “Estudo das propriedades de densidades superficiais de cargas via cálculos auto-consistentes.” 1989. Web. 19 Jan 2020.

Vancouver:

Pereira MdC. Estudo das propriedades de densidades superficiais de cargas via cálculos auto-consistentes. [Internet] [Doctoral dissertation]. University of São Paulo; 1989. [cited 2020 Jan 19]. Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/54/54131/tde-13032014-171454/ ;.

Council of Science Editors:

Pereira MdC. Estudo das propriedades de densidades superficiais de cargas via cálculos auto-consistentes. [Doctoral Dissertation]. University of São Paulo; 1989. Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/54/54131/tde-13032014-171454/ ;


Texas A&M University

3. Cho, Yong Hee 1976-. Electronic States and Optical Transitions in Bulk and Quantum Well Structures of III-V Compound Semiconductors.

Degree: 2011, Texas A&M University

In this work we apply the methods of band structure calculation combined with self-consistent treatment of the light-matter interaction to a variety of problems in bulk semiconductors and semiconductor heterostructures as well as in new optoelectronic devices. In particular, we utilize the 30- and 8-band k ? p band structure calculation methods to study the electronic, magnetic, and optical properties of the diluted magnetic semiconductor, GaMnAs, in the mean-field Zener model. We calculate the anisotropic dielectric response of GaMnAs in the metallic regime and show that our model produces a good agreement with the experimental results of magneto-optical Kerr spectroscopy in the interband transition region. We also discuss the advantages of the 30-band k ? p model for spin-polarized ferromagnetic GaMnAs. We present new methods for calculating electronic states in low-dimensional semiconductor heterostructures based on the real-space Hamiltonian. The formalism provides extreme simplicity of the numerical implementation and superior accuracy of the results. They are applicable to a general n-band k ? p model and specifically tested in the 6-, 8-band k ? p models, and a simple parabolic one band model. The transparency of the new method allows us to investigate the origin and elimination of spurious solutions in the unified manner. Spurious solutions have long been a major issue in low- dimensional band structure calculations. As an application of nonlinear optical interactions in two-dimensional semiconductor heterostructures, we calculate the upper limits on the efficiency of the passive terahertz difference frequency generation based on the intersubband resonant nonlinearity. Our approach incorporates electronic states together with propagating coupled fields through the self-consistent calculation of the Poisson equation, density matrix equations, and coupled wave equations. We develop optimal device geometries and systematically study the device performance as a function of various parameters. The results are compared with a simplified analytic solution. Advisors/Committee Members: Belyanin, Alexey (advisor), Eknoyan, Ohannes (committee member), Kocharovskaya, Olga (committee member), Sinova, Jairo (committee member).

Subjects/Keywords: conversion efficiency; Poisson equation; densty matrix equation; coupled field equations in lossy media; difference frequency generation; terahertz(THz) radiation; self-consistent calculation; resonant nonlinearity; intersubband transition; 8-band k ? p model; envelope function approximation; Fourier grid Hamiltonian method; delta function method; eigen solutions in semiconductor quantum wells; semiconductor heterostructure; low dimensional semiconductor; interband transition; Kerr effect; 30-band k ? p model; GaMnAs; Diluted magnetic semiconductor

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APA (6th Edition):

Cho, Y. H. 1. (2011). Electronic States and Optical Transitions in Bulk and Quantum Well Structures of III-V Compound Semiconductors. (Thesis). Texas A&M University. Retrieved from http://hdl.handle.net/1969.1/152436

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Chicago Manual of Style (16th Edition):

Cho, Yong Hee 1976-. “Electronic States and Optical Transitions in Bulk and Quantum Well Structures of III-V Compound Semiconductors.” 2011. Thesis, Texas A&M University. Accessed January 19, 2020. http://hdl.handle.net/1969.1/152436.

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MLA Handbook (7th Edition):

Cho, Yong Hee 1976-. “Electronic States and Optical Transitions in Bulk and Quantum Well Structures of III-V Compound Semiconductors.” 2011. Web. 19 Jan 2020.

Vancouver:

Cho YH1. Electronic States and Optical Transitions in Bulk and Quantum Well Structures of III-V Compound Semiconductors. [Internet] [Thesis]. Texas A&M University; 2011. [cited 2020 Jan 19]. Available from: http://hdl.handle.net/1969.1/152436.

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Council of Science Editors:

Cho YH1. Electronic States and Optical Transitions in Bulk and Quantum Well Structures of III-V Compound Semiconductors. [Thesis]. Texas A&M University; 2011. Available from: http://hdl.handle.net/1969.1/152436

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