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Title in Portuguese: Estados snake e filtros de vale baseados somente em tensão mecânica em monocamadas de grafeno
Author: Cavalcante, Lucas Samir Ramalho
Advisor(s): Chaves, Andrey
Co-advisor(s): Costa, Diego Rabelo da
Keywords: Grafeno
Tensão mecânica
Snake states
Física da Matéria Condensada
Issue Date: 2016
Citation: CAVALCANTE, L. S. R. Estados snake e filtros de vale baseados somente em tensão mecânica em monocamadas de grafeno. 2016. 63 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016.
Abstract in Portuguese: O grafeno possui diversas propriedades eletrônicas interessantes que o tornam um material decisivo para o futuro desenvolvimento de novos dispositivos. Uma delas é a existência de dois vales (de Dirac) em seu espectro eletrônico, o que abre a possibilidade de se fazer dispositivos vale-trônicos. Além disso, o grafeno também apresenta excelentes propriedades mecânicas, sendo o material mais fino já conhecido e, ainda assim, o mais forte já medido. A sua maleabilidade é uma propriedade fascinante, fazendo com que este material resista a altas tensões mecânicas. Mais ainda, tem se demonstrado que campos de tensão mecânica em grafeno podem ser mapeados em campos pseudo-magnéticos para elétrons no material. Isso, então, nos permite usar tensões mecânicas altas para ajustar as propriedades eletrônicas deste material e, assim, expandir seu leque de aplicações tecnológicas possíveis. Nesta dissertação, o transporte eletrônico através da direção paralela a uma barreira pseudo-magnética, produzida pela aplicação de uma tensão mecânica não uniforme em uma fita de monocamada de grafeno, é teoricamente investigado. Na região onde o campo pseudo-magnético troca de sinal, são observados estados do tipo snake, isto é, compostos por semiórbitas com uma única direção de propagação, como esperado para o caso análogo de uma barreira desse tipo produzida por um campo magnético externo. Contudo, os campos pseudomagnéticos apontam em direções opostas nos vales K e K’, gerando correntes de estados snake com vales polarizados. Ao longo deste trabalho, discutimos como maximizar uma filtragem de vales baseada nesta polarização, através do ajuste de parâmetros que definem a distribuição de tensão ao longo da nanofita de grafeno.
Abstract: Graphene exhibits several interesting electronic properties that make it a decisive material for the development of future devices. One of them is the existence of two (Dirac) valleys in its electronic spectrum, which enables the possibility of designing valley-tronic devices. Besides, graphene also exhibits great mechanical properties, being the thinnest material known to date and, still, the strongest yet measured. Its flexibility is a fascinating property, that makes it resist high mechanical stress. Moreover, it has been demonstrated that strain fields in graphene can be mapped into pseudo-magnetic fields for electrons in the layer. Thus, this allows us to use high strain fields to tune electronic properties of this material and, thereby, expand its set of possible technological applications. In this dissertation, the electronic transport along the direction parallel to a pseudo-magnetic barrier, induced by a non-uniform strain in a monolayer graphene nanoribbon, is theoretically investigated. In the region where the pseudo-magnetic field changes sign, we observe snake states, composed by semi-orbits with a single propagation direction, as expected for the analogous case of such a barrier induced by an ordinary external magnetic field. However, pseudo-magnetic fields point towards opposite directions in K and K’ valleys, which yields valley polarized snake states currents. Throughout this work, we discuss how to maximize the valley-filtering effect based on such a polarization, by adjusting the parameters defining the strain distribution along the graphene nanoribbon.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/16263
metadata.dc.type: Dissertação
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