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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/68731| Tipo: | Tese |
| Título: | Electronic transport in two dimensional systems with defects |
| Autor(es): | Miranda, Lucas de Paula |
| Orientador: | Costa Filho, Raimundo Nogueira da |
| Palavras-chave: | Transporte eletrônico;Nanomateriais;Efeitos de vacâncias |
| Data do documento: | 2022 |
| Citação: | MIRANDA, L. P. Transporte eletrônico em materiais de duas dimensões com defeitos. 2022. 104 f. Tese (Doutorado em Física) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2022. |
| Resumo: | A busca pela próxima geração de nanodispositivos fez com que cientistas concentrassem a atenção nos materiais bi-dimensionais (2D). Realizações experimentais de materiais 2D dificilmente estão livres de defeitos estruturais, o que, por sua vez, modificam drasticamente suas propriedades físicas em relação ao seu sistema livre de defeitos. Neste trabalho a presença de defeitos estruturais é estudada em dois materiais diferentes. Primeiramente investigamos a dependência das resistências Hall, bend e logintudinal em relação a aplicação de um campo magnético e defeitos de vacância em uma barra Hall de fosforeno com quatro terminais. Um modelo tight-binding, em combinação com o o formalismo de Landauer-Büttiker, é usado para calcular o espectro de energia, a transmissões entre terminais e as resistências do sistema. Em trabalhos anteriores foi mostrado que os terminais com orientação zigzag são responsáveis por a ausência de platôs quantizados na resistência Hall e picos na resistência longitudinal. Uma resistência bend negativa no regime balístico é encontrados devido à presença de modos de transporte de alta e baixa energia no terminais armchair e zigzag, respectivamente. A densidade de estados do sistema, com defeitos de vacância única, mostra que a presença de estados in-gap é proporcional ao número de vacâncias. Platôs quantizados na resistência Hall são formadas apenas em um sistema suficientemente livre de defeitos. Os efeitos de diferentes tipos de vacâncias são investigados analisando a destruição dos platôs quantizados e através da presença de um regime difusivo aparece na resistência bend. Em seguida, exploramos os efeitos devidos ao agrupamento de defeitos pontuais nas propriedades eletrônicos e de transporte de nanofitas de grafeno de camada dupla, para empilhamento AA e AB e bordas em zigzag e armchair, usando modelos tight-binding e formalismo da matriz de espalhamento. Assinaturas evidentes de concentração de vacâncias exibindo uma amplitude máxima e uma universalidade, independentemente do sistema tamanho, empilhamento e tipos de borda, na densidade de estados ao redor do nível de energia zero são observados. Nossos resultados são explicados através da análise coalescência do forte efeito de agrupamento de vacâncias no sistema e a quebra da simetria de inversão em altas densidades de vacância, demonstrando uma densidade semelhante de estados para dois valores equivalentes de concentração de desordem, abaixo e acima do valor máximo. |
| Abstract: | The pursuit for the next generation of nanodevices made scientists focus the attention to two dimensional materials. Experimental works of two dimensional materials are hardly free of structural defects, which, in turn, modify drastically the physical properties of its defect-free counterpart. In this work the presence of structural defects is study in two different materials. First, the dependence of the Hall, bend and longitudinal resistances to a perpendicular magnetic field and to vacancy defects in a four-terminal phosphorene single layer Hall bar is investigated. A tight-binding model in combination with the Landauer-Büttiker formalism is used to calculate the energy spectrum, the lead-to-lead transmissions, and the Hall and bend resistances of the system. It is shown that the terminals with zigzag edge orientation are responsible for the absence of quantized plateaus in the Hall resistance and peaks in the longitudinal resistance. A negative bend resistance in the ballistic regime is found due to the presence of high- and low-energy transport modes in the armchair and zigzag terminals, respectively. The system density of states, with single vacancy defects, shows that the presence of in-gap states is proportional to the number of vacancies. Quantized plateaus in the Hall resistance are only formed in a sufficiently clean system. The effects of different kinds of vacancies in the regime where the quantized plateaus are destroyed and a diffusive regime appears in the bend resistance are investigated. Next, we explore effects due to point defect clustering on the electronic and transport properties of bilayer graphene nanoribbons, for AA and AB stacking and zigzag and armchair boundaries, by means of the tight-binding approach and scattering matrix formalism. Evidence of vacancy concentration signatures exhibiting a maximum amplitude and an universality regardless of the system size, stacking and boundary types, in the density of states around the zero-energy level are observed. Our results are explained via the coalescence analysis of the strong sizeable vacancy clustering effect in the system and the breaking of inversion symmetry at high vacancy densities, demonstrating a similar density of states for two equivalent degrees of concentration disorder, below and above the maximum value. |
| URI: | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/68731 |
| Aparece nas coleções: | DFI - Teses defendidas na UFC |
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