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Tipo: Dissertação
Título: Confinamento eletrônico em bicamadas de grafeno
Autor(es): Xavier, Leandro Jader Pitombeira
Orientador: Pereira Junior, João Milton
Palavras-chave: Bicamada;Grafeno;Confinamento topológico;Bilayer;Graphene;Topological confinement
Data do documento: 2011
Citação: XAVIER, L. J. P. Confinamento eletrônico em bicamadas de grafeno. 2011. 92 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011.
Resumo: Nesse trabalho calculamos o espectro próximo dos pontos K e K da primeira zona de Brillouin em uma bicamada de grafeno para um tipo particular de confinamento, conhecido como confinamento topológico, o qual é obtido aplicando-se um potencial eletrostático sobre a bicamada de forma que este muda de sinal na região de confinamento (potencial kink). Para isso, partimos do modelo tight-binding e deduzimos “equação de Dirac” que descreve os portadores de carga próximo dos pontos K e K. Finalmente resolvemos a “equação de Dirac” para sistemas nos quais a mudança de sinal se dá na direção radial. Primeiramente tratamos com um sistema em que o potencial apenas muda uma única vez de sinal dando origem a um anel quântico. Em seguida tratamos com outro sistema no qual o potencial muda de sinal duas vezes o que gera dois anéis quânticos concêntricos. Mostramos que para potenciais com kink abrupto a equação de Dirac pode ser resolvida analiticamente e mostramos como o espectro de energia comportam-se em função dos parâmetros que definem o potencial. Incluímos efeitos de um kink gradual utilizando cálculos numéricos e mostramos os efeitos adicionados pelo mesmo. Nossos resultados mostram ser possível o confinamento espacial dos portadores de carga em tais sistemas e são coerente com resultados da literatura.
Abstract: In this work we calculated the energy levels around the K and the K′ points of the first Brillouin zone in a bilayer graphene when a electrostatic bias is applied between the layers, such that the sign of the confining potential changes across a channel. Such potencial is known as topological confinement. Starting of tight-binding description of graphene, we derived the “Dirac equation” which governs the behavior of charge carriers around the K and K′ points. We solved the “Dirac equation” with the potential bias applied changing along the radial direction. Firstly, we considered that the potential bias changes its sign once. That forms a quantum ring. Secondly, we considered that the potential bias changes its sign twice. That forms two quantum rings concentric. We show that for potential step kink the Dirac equation can be solved analytically. For each potential we show how the energy levels depend of the potential parameters. We include the effect of a smooth kink using numerical methods and we show how the energy levels change. Our results show that it’s possible to confine the charge carriers in such potentials and are in agreement with the literature ones.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/13626
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