Estudo teórico de bicamada de grafeno em superfície Cu (111)

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dc.contributor.advisor1Scopel, Wanderlã Luis
dc.contributor.authorSouza, Everson dos Santos
dc.contributor.referee1Miwa, Roberto Hiroki
dc.contributor.referee2Takeuchi, Armando Yoshihaki
dc.contributor.referee3Freitas, Jair Carlos Checon de
dc.contributor.referee4Scopel, Wanderlã Luis
dc.date.accessioned2018-08-01T22:29:41Z
dc.date.available2018-08-01
dc.date.available2018-08-01T22:29:41Z
dc.date.issued2014-09-30
dc.description.abstractIn this work, the energetic stability, electronic, and structural properties of graphenesheets adsorbed on Cu(111) surface have been examined through first principle calculationsbased on density functional theory (DFT). We have considered the adsorption on Cu(111)surface of (i) defect-free monolayer graphene (G) and defect-free bilayer graphene (BLG), (ii)bilayer graphene with substitutional defects of the Co atom. In (i) we have considered threedifferent possible configurations for formation of interfaces. We find that the formation ofG/Cu(111) and BLG/Cu(111) are exothermic processes, with adsorption energy of the 35.3meV/Å2and 39.2 meV/Å2on the most stable configurations, respectively. Moreover, we findto bilayer graphene an equilibrium distance between metal and interfacial graphene layer of2.89 Å, identical to the value for the monolayer. Thus, this results have been indicated thatthe adsorption of G and BLG on Cu(111) are guided by a weak physisorption. Additionally,the formation of G/Cu(111) and BLG/Cu(111) interfaces gives rise to the charge densityfluctuations and G and BLG on Cu(111) aren-type doped. As verified by Bader analysis,there exist a charge transfer from copper surface for G and BLG of the 0.0062 e 0.0058 e/Å2,respectively. In (ii) we studied substitutional defects of the Co atom in the topsheet ofBLG in two different atomic sites (BLG-Coaand BLG-Coßsystems), without the presenceof the metal substrate. In this case, our results have indicated that there is a non-zerototal magnetic moment in BLG-Coaand BLG-Coßsystems. Also, considering adsorption ofBLG-Coßon Cu(111) surface, we find that the formation of BLG-Coß/Cu(111) is an exothermicprocess, with adsorption energy of the 40.1 meV/Å2. Even though, we not find chemicalbond on graphene-metal interface or significant increase of adsorption energy, the totalmagnetic moment of BLG-Coßsystem is quenched when adsorbed on copper substrate, dueto predominant the charge transfer from Cu substrate for BLG-Coß.
dc.description.resumoNeste trabalho, a estabilidade energética, propriedades eletrônicas e estruturais de camadas de grafeno adsorvidas em superfície Cu(111) foram examinadas através de cálculos de primeiros princípios baseados na teoria do funcional da densidade (DFT). Nós examinamos a adsorção em superfície Cu(111) de (i) monocamada de grafeno sem defeitos (G) e bicamada de grafeno sem defeitos (BLG), (ii) bicamada de grafeno com defeito substitucional de átomo de Co. Em (i) foram consideradas três diferentes possíveis configurações para formação das interfaces. A partir de nossos resultados foi encontrado que a formação das interfaces G/Cu(111) e BLG/Cu(111) são processos exotérmicos, com energia de adsorção de 35,3 meV/Å2 e 39,2 meV/Å2 para as configurações mais estáveis, respectivamente. Além disso, nós encontramos para bicamada de grafeno em Cu(111) uma distância de equilíbrio entre o metal e a camada de grafeno interfacial de 2,89 Å, idêntico ao valor para monocamada. Assim, estes resultados indicam que a adsorção de G e BLG em Cu(111) é guiada por uma adsorção física. Além disso, a formação das interfaces G/Cu(111) e BLG/Cu(111) dá origem a flutuações de densidade de carga e a monocamada e bicamada de grafeno em Cu(111) são n-dopadas. Conforme verificado por análise de Bader, existe uma transferência de carga da superfície de cobre para G e para BLG de 0,0062 e/Å2 e 0,0058 e/Å2, respectivamente. Em (ii) estudou-se inicialmente defeitos substitucionais de átomos de Co na camada superior da BLG em dois sítios atômicos diferentes (sistemas BLG-Coα e BLG-Coβ), sem a presença do substrato de metal. Neste caso, nossos resultados tem indicado que existe um momento magnético total não-nulo nos sistemas BLG-Coα e BLG-Coβ. Em seguida, considerando a adsorção do sistema BLG-Coβ na superfície Cu(111), nós encontramos que a formação da interface BLG-Coβ/Cu(111) é um processo exotérmico, com energia de adsorção de 40,1 meV/Å2. Apesar de não existir ligação química na interface grafeno-metal ou aumento significativo da energia de adsorção, o momento magnético total do sistema BLG-Coβ é extinto quando adsorvido no substrato de cobre, devido principalmente à transferência de carga do Cu(111) para BLG-Coβ .
dc.formatText
dc.identifier.citationSOUZA, Everson dos Santos. Estudo teórico de bicamada de grafeno em superfície Cu (111). 2014. 126 f. Dissertação (Mestrado em Física) – Programa de Pós-Graduação em Física, Universidade Federal do Espírito Santo, Centro de Ciências Exatas e da Terra, Vitória, 2014.
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/7455
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Física
dc.publisher.departmentCentro de Ciências Exatas
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Física
dc.rightsopen access
dc.subjectBilayer grapheneeng
dc.subjectCu (111) surfaceeng
dc.subjectCo, magnetic momenteng
dc.subjectDFTpor
dc.subjectBicamada de grafenopor
dc.subjectSuperfície Cu(111)por
dc.subjectCO, momento magnéticopor
dc.subject.br-rjbnCobalto
dc.subject.br-rjbnMateriais nanoestruturados
dc.subject.br-rjbnEstrutura eletrônica
dc.subject.br-rjbnCarbono
dc.subject.br-rjbnMetais - Superfícies
dc.subject.cnpqFísica
dc.subject.udc53
dc.titleEstudo teórico de bicamada de grafeno em superfície Cu (111)
dc.title.alternativeTheoretical study of graphene bilayer on Cu surface (111)
dc.typemasterThesis
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