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Type: TCC
Title: Níveis de Landau em grafeno na presença de potenciais unidimensionais
Authors: Felix, Levi da Costa
Advisor: Pereira Júnior, João Milton
Keywords: Níveis de Landau;Grafeno;Dirac, Equação de;Carbono;Modelo Tight-Binding
Issue Date: 2016
Citation: FELIX, L. C. Níveis de Landau em grafeno na presença de potenciais unidimensionais. 2016. 77 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Física) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016.
Abstract in Brazilian Portuguese: Grafeno, uma monocamada de átomos de carbono arranjadas em uma rede honeycomb, tem se tornado um tópico de estudo intenso nos últimos anos e é considerado um candidato promissor para aplicações em dispositivos eletrônicos devido à sua estrutura de bandas eletrônica única. Tal material bidimensional (2D) é um semicondutor de gap nulo, exibindo uma relação de dispersão linear, onde os portadores de carga se comportam como férmions de Dirac sem massa, para baixas energias. Neste trabalho, investigamos com o modelo contínuo de Dirac os estados eletrônicos do grafeno na presença de um campo magnético uniforme perpendicular e considerando o efeito de potenciais unidimensionais dependentes da posição. Mostramos que os níveis de Landau diferem dos obtidos resolvendo a equação de Schr¨odinger para partículas livres, apresentando uma dependência com a raiz quadrada do campo magnético, ao invés de linear como o gás de elétrons 2D. Ao considerar duas formas diferentes de potenciais, tais como uniforme e periódico, calculamos a relação de dispersão e a dependência com o campo magnético destes sistemas na presença de um campo magnético externo. Nossa solução é obtida fazendo uma expansão das componentes do pseudo-espinor (funções de onda para cada sub-rede) em termos dos polinômios de Hermite e construindo uma equação de autovalores cujos autovalores nos dão a relação de dispersão do sistema.
Abstract: Graphene, a monolayer of carbon atoms arranged in a honeycomb lattice, has become a topic of intensive study in recent years and considered a promising candidates for electronic device applications due its unique electronic band structure. Such two-dimensional (2D) material is a zero gap semiconductor, exhibiting a linear energy dispersion, where charge carriers behave as massless Dirac fermions for low energies. In the present work, we investigate within the Dirac continuum model the electronic states of graphene in the presence of a perpendicular uniform magnetic field and by considering the effect of different position-dependent one-dimensional potential. We show that the Landau levels differ from those ones obtained by solving the Schr¨odinger equation for free particles, presenting a square root dependence on magnetic field, instead of being equally spaced as in 2D electron gas. By considering two different shapes of potentials, such as uniform and periodic, we calculate the energy dispersion and magnetic field dependence of those systems in the presence of an external magnetic field. Our solution is performed by using an expansion of the pseudospinor components (wavefunctions for each sub-lattice) in terms of Hermite polynomials and by constructing an eigenvalue equation in which the eigenvalues gives us the energy dispersion.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/32850
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