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Tipo: Dissertação
Título: Excitons de transferência de carga em bicamadas de semicondutores rotacionadas
Autor(es): Albuquerque, João Italo Carneiro de
Orientador: Chaves, Andrey
Palavras-chave em português: Semicondutores;Materiais bidimensionais;Van der Waals;Moiré;Excitons
Palavras-chave em inglês: Semiconductors;Two-dimensional materials;Van der Waals;Moiré;Excitons
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADA
Data do documento: 2026
Citação: ALBUQUERQUE, João Italo Carneiro de. Excitons de transferência de carga em bicamadas de semicondutores rotacionadas. 2026. Dissertação (Mestrado em Física) – Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2026.
Resumo: Semicondutores bidimensionais constituem uma plataforma promissora para a engenharia de dispositivos optoeletrônicos da nova geração. Aliado a isso, estruturas de Van der Waals formadas pelo empilhamento vertical destes materiais aumentaram ainda mais a gama de sistemas a serem estudados, uma vez que esse empilhamento de materiais pode dar origem a propriedades ópticas, eletrônicas e mecânicas que não existem nos materiais constituintes individuais. Além disso, a rotação relativa entre as camadas nessas estruturas, introduz um grau de liberdade adicional. Essa rotação gera um padrão periódico, chamado de padrão de moiré, que induz modulações espaciais nas bandas de valência e condução ao longo do plano material. Essas modulações podem ser descritas no modelo contínuo como um potencial efetivo periódico sentido pelos portadores de cargas presentes no semicondutor. O exciton de moiré é uma quase-partícula formada quando a interação entre elétron e buraco é forte, onde elétron e buraco estão confinados na mesma região do material. No caso onde o potencial de moiré é comparável ao potencial de interação, as coordenadas do centro de massa do exciton não podem ser separadas das coordenadas relativas, e o conceito de exciton de moiré não é mais válido. Neste trabalho, propomos um modelo que permite o estudo da transição entre o regime de excitons espacialmente indiretos no plano, e o regime de excitons de moiré. Nossos resultados mostram que, mesmo em situações onde o potencial de moiré confina elétrons e buracos nas mesmas regiões do plano, os modelos convencionais utilizados na literatura para calcular a energia de ligação do exciton subestimam seus valores reais.
Abstract: Two-dimensional semiconductors constitute a promising platform for engineering next-generation optoelectronic devices. In addition, van der Waals structures formed by the vertical stacking of these materials have further expanded the range of systems to be studied, since this stacking can give rise to optical, electronic, and mechanical properties that do not exist in the individual constituent materials. Furthermore, the relative rotation between layers in these structures introduces an additional degree of freedom. This rotation gives rise to a periodic pattern, called a moiré pattern, which induces spatial modulations in the valence and conduction bands along the material plane. These modulations can be viewed in the continuum model as an effective periodic potential felt by the charge carriers present in the semiconductor. The moiré exciton is a quasiparticle formed when the electron-hole interaction is strong, where the electron and hole are confined in the same region of the material. In the case where the moiré potential is comparable to the interaction potential, the exciton center-of-mass coordinates cannot be separated from the relative coordinates, and the concept of moiré exciton fails. In this work, we propose a model that allows the transition between the regime of moiré electrons and holes, in-plane spatially indirect excitons, and the regime of moiré excitons. Our results show that even in situations where the moiré potential confines electrons and holes in the same regions of the plane, the conventional models used in the literature to calculate the exciton binding energy underestimate their actual values.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/86563
ORCID do(s) Autor(es): https://orcid.org/0009-0007-3550-1787
Currículo Lattes do(s) Autor(es): http://lattes.cnpq.br/5171285444521553
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/3240082131002549
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Aparece nas coleções:DFI - Dissertações defendidas na UFC

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