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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/47010| Tipo: | Tese |
| Título: | Properties of quasi particles on two dimensional materials and related structures |
| Autor(es): | Castro, Luan Vieira de |
| Orientador: | Pereira Junior, João Milton |
| Coorientador: | Duppen, Ben Van |
| Palavras-chave: | Pontos quânticos;Plasmon;Teoria quântica |
| Data do documento: | 2019 |
| Citação: | Castro, L. V. Properties of quasi particles on two dimensional materials and related structures. 79 f. Tese (Doutorado em Física) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2019. |
| Resumo: | Nesta tese, empregamos o uso de técnicas analíticas para estudar propriedades de sistemas bidimensionais em que os portadores podem ser descritos como quasi particulas. Na primeira parte, consideramos quasi elétrons confinados em pontos quânticos de bicamada de grafeno com empilhamento AA. Uma condição de contorno que descreve o tipo de confinamento é obtida. Em seguida, utilizamos essa condição para calcular os níveis de energia para o ponto com e sem a presença de um campo magnético externo perpendicular a estrutura. Por fim, nosso resultado analítico é comparado com cálculos númericos utilizando modelo tight-binding. Nossos resultados mostram uma dependência de 1/R nos níveis de energia, onde R é o raio. Isto é uma consequência direta da natureza de Dirac dos níveis de energia. Motivados por recentes observações experimentais, na segunda parte investigamos as propriedades de plasmons acústicos em estruturas bidimensionais. Plasmons são quasi partículas que surgem devido ao movimento coletivo de elétrons devido a um campo elétrico externo aplicado. Nosso sistema de estudo é composto de um material bidimensional na presença de um gate. Utilizando uma abordagem semiclássica calculamos a dispersão dos plasmons presentes nessa estrutura com correções que vão além da convencional RPA - random phase approximation (do inglês, isto é, aproximação de fase aleatória). Outro resultado importante é a obtenção do damping que permite uma clara observação da diferença entre regimes balístico, sem colisões, e hidrodinâmico, colisional. Por fim, calculamos o acoplamento do sistema com uma near field probe (do inglês, ponta de campo próximo) descrevendo como eficientemente observar plasmons nessas estruturas. Na terceira parte, uma extensão dos resultados da segunda parte é realizada, onde calculamos as propriedades dos plasmons na presença de uma campo magnético. O mesmo gera uma hibridização dos modos devido às órbitas ciclotrônicas, conhecidos como modos de Bernstein. Por fim, mostramos que as interações elétron-elétron exercem papel fundamental na formação desses modos híbridos. |
| Abstract: | In this thesis, we use analytical techniques to study properties of two dimensional systems for which the carriers can be described as quasi particles. In the first part, we consider confinement of quasi electrons on AA-stacked bilayer graphene quantum dots. In order to describe this confinment, an appropriate boundary condition is derived. Then, we use this condition for the calculation of the energy levels of the quantum dot with and without an external applied perpendicular magnetic field. Finally, we compare our analytical result with numerical tight-binding calculations. Our results show that due to the nature of the boundary conditions there is intrisic symmetry in the system related with the Dirac K and K 0 states. Also, we see that the dependence of the energy levels on the radius of the system is inversely proportinal to the radius, which is a direct consequence of the Dirac nature of electrons in AA-stacked bilayers. Motivated by recent experimental observations, in the second part we investigate properties of acoustic plasmons. Plasmons are quasi particles describing a collective modes of electrons in the presence of an external electric field. Here, we consider a 2D electron liquid for which plasmon modes can be achieved in the presence of a top gate. Using a semiclassical approach we calculate the plasmon dispersion with many-body corrections beyond Random Phase Approximation. Another important result is the calculation of the damping of acoustic plasmon modes identifying the crossover between the collisionless and hydrodynamic regime. Finally, we calculate the coupling to a near-field probe. This allow the identification of how efficiently observe these modes experimentaly. In the last part, we extend the results obtained in the second part by adding an external perpendicular magnetic field to the structure. The presence of the field generates hybridization of the plasmon modes, known as Bernstein modes. Finally, we show thate electron-electron interactions have fundamental role in the observation of these hybrid modes. |
| URI: | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/47010 |
| Aparece nas coleções: | DFI - Teses defendidas na UFC |
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