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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/49126| Type: | Dissertação |
| Title: | Tunelamento anisotrópico em barreiras magnéticas em multicamadas de fósforo negro |
| Authors: | Ramos, Matheus Pinheiro |
| Advisor: | Costa, Diego Rabelo da |
| Keywords: | Semicondutores anisotrópicos;Fosforeno;Barreiras magnéticas;Propriedades de transporte |
| Issue Date: | 2019 |
| Citation: | Ramos, M. P. Tunelamento anisotrópico em barreiras magnéticas em multicamadas de fósforo negro. 2019. 68 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2019. |
| Abstract in Brazilian Portuguese: | A obtenção experimental em 2004 da primeira estrutura bidimensional (2D): o grafeno, uma monocamada de átomos de carbono arranjados em uma rede favo-de-mel, despertou um enorme interesse no meio acadêmico em estudar esta e outras possíveis estruturas 2D tais como: siliceno, nitreto de boro, germaneno e uma classe de materiais denominados de dicalcogênios de metais de transição, como o seleneto de nióbio (NbSe2) e o dissulfeto de molibidênio (MoS2), por exibirem uma grande variedade de comportamentos, fazendo assim com que sejam candidatos a uma grande quantidade de aplicações industriais. Dentre essas estruturas, o fósforo negro, o qual está pautado este trabalho, apresenta inúmeras propriedades interessantes como, por exemplo, anisotropia na sua estrutura de bandas e possuir um gap direto de energia que varia com o número de camadas, o que lhe torna promissor não apenas na eletrônica, mas também na optoeletrônica. O presente trabalho possui o objetivo de estudar problemas de tunelamento em barreiras magnéticas em multicamadas de fósforo negro. Primeiramente obteremos, a partir do modelo tight-binding, o Hamiltoniano que descreve o comportamento dos transportadores de carga. Em seguida, dentro do regime de duas bandas, faremos a aproximação do contínuo que, por sua vez, nos fornece o modelo de massa efetiva do referido sistema. Trabalhando no modelo de massa efetiva, que apesar de ter sido obtido a partir de sucessivas aproximações é considerado um excelente modelo para baixas energias da relação de dispersão, calcularemos os autoestados do Hamiltoniano com quebra de simetria de translação ao longo de uma das direções considerando ou não a presença de um campo magnético uniforme no sistema. Com as funções de onda nas regiões com e sem campo magnético, estudaremos o problema de tunelamento em uma barreira magnética e estenderemos nossa investigação para o caso de uma superrede de barreiras magnéticas através da técnica chamada de matriz transferência. Verificaremos o papel da anisotropia do material nas propriedades de transporte, apresentando os resultados das probabilidades de transmissão e reflexão para diferentes orientações das barreiras magnéticas, para multicamadas de fósforo negro, e para diferentes direções de propagação do elétron na estrutura. |
| Abstract: | Experimental achievement in 2004 of the first two-dimensional (2D) structure: Graphene, a monolayer of carbon atoms arranged in a honeycomb lattice, aroused enormous interest in the academic world in studying this and other possible 2D structures such as: silicon, boron nitride, germanene and a class of materials called transition metal dicalcogens such as niobium selenide (NbSe2) and molybdenum disulfide (MoS2), as they exhibit a wide range of behaviors, thus making them candidates for a large number of industrial applications. Among these structures, the black phosphorus, in which this study is based, has many interesting properties, such as anisotropy in its band structure and a direct energy gap that varies with the number of layers, which makes it promising not only in electronics but also in optoelectronics. The present work aims to study tunneling problems in magnetic barriers in black phosphor multilayers. First we will get, from the tight-binding model, the Hamiltonian that describes the behavior of the charge transporters. Then, within the two-band regime, we will approach the continuum, which in turn provides us with the effective mass model of that system. Working on the effective mass model, which despite being obtained from successive approximations is considered an excellent model for low energies of the dispersion ratio, we will calculate the Hamiltonian self-states with translation symmetry breaking along one of the directions, considering or not the presence of a uniform magnetic field in the system. Considering the wave functions in the regions with and without magnetic field, we will study the problem of tunneling in a magnetic barrier and extend our investigation to the case of a supernet of magnetic barriers through the technique called transfer matrix. We will examine the role of material anisotropy in transport properties, presenting the results of the transmission and reflection probabilities for different magnetic barrier orientations, for black phosphor multilayers, and for different directions of electron propagation in the structure. |
| URI: | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/49126 |
| Appears in Collections: | DFI - Dissertações defendidas na UFC |
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