Estudo teórico de heteroestruturas baseadas em materiais bidimensionais

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dc.contributor.advisor1Scopel, Wanderlã Luis
dc.contributor.authorSouza, Everson dos Santos
dc.contributor.referee1Scopel, Wanderlã Luis
dc.contributor.referee2Amorim, Rodrigo Garcia
dc.contributor.referee3Souza, Fábio Arthur Leão de Souza
dc.contributor.referee4Canal Neto, Antônio
dc.contributor.referee5Alfonso, Jorge Luis Gonzalez
dc.contributor.referee6Caetano, Edson Passamani
dc.date.accessioned2018-12-20T13:22:32Z
dc.date.available2018-12-20
dc.date.available2018-12-20T13:22:32Z
dc.date.issued2018-10-26
dc.description.abstractThis thesis presents a theoretical investigation of two heterostructures based on 2D materials: (i) substitutionally cobalt-doped graphene bilayer (Co/GBL) on the Cu(111) surface [Co/GBL/Cu(111)] and (ii) a graphene-MoSe2 in-plane lateral heterostructure. The properties of these systems were studied through simulations of X-ray Absorption NearEdge Structure (XANES) spectroscopy and/or electronic structure methods based on Density Functional Theory (DFT). Our results indicate a magnetic switching phenomenon in the Co/GBL/Cu(111) system, that is, the capability of switch on and off the magnetization of the Co-doped graphene bilayer on Cu(111). This phenomenon is based on control of Co/GBL Cu(111) electronic charge transfer by an external electric field; which adjust the electronic occupation of the Co-3dz 2 and C-2pz orbitals near the Fermi level and, as a consequence, the magnetic properties of Co-doped graphene bilayer. In the graphene-MoSe2 system, based on energetic stability criteria for different structural models, we found that zigzag and Klein edges of graphene can serve as a nucleation site for the formation of energetically stable graphene-MoSe2 interfaces, where different structural morphologies are possible. For the energetically more likely interface geometries, were carried out additional characterizations of electronic and structural properties through simulations of XANES spectroscopy at the C K-edge. The analysis of the absorption spectra indicated the feasibility of identifying different interface geometries in the graphene-MoSe2 hybrid system from XANES spectroscopy measurements. The results also revealed that the local electronic and magnetic properties depend on the interface atomic structure. In particular, we found half-metallicity characteristic (conduction in only one of the two spin channels) at certain interface geometries, which has great potential for spintronics applications.
dc.description.resumoEsta tese apresenta uma investigação teórica de duas heteroestruturas baseadas em materiais bidimensionais: (i) bicamada de grafeno funcionalizada com átomos de cobalto substitucionais (Co/GBL) sobre a superfície Cu(111) [Co/GBL/Cu(111)] e (ii) uma heteroestrutura lateral planar grafeno-MoSe2. As propriedades destes sistemas foram estudadas por meio de simulações de espectroscopia de absorção de raios X na região próxima à borda (XANES) e/ou métodos de estrutura eletrônica com base na Teoria do Funcional da Densidade (DFT). Nossos resultados indicam um fenômeno de comutação magnética no sistema Co/GBL/Cu(111), ou seja, a possibilidade de ligar e desligar a magnetização da Co/GBL em superfície Cu(111). Este fenômeno tem como base o controle da transferência de carga Co/GBL ↔ Cu(111) por meio de um campo elétrico externo; o que controla a ocupação eletrônica de orbitais Co-3dz2 e C-2pz próximo ao nível de Fermi e, como consequência, as propriedades magnéticas da bicamada de grafeno dopada com cobalto. No sistema grafeno-MoSe2, com base em critérios de estabilidade energética para diferentes modelos estruturais, encontramos que as bordas Klein e zigue-zague do grafeno podem servir como sítio de nucleação para formação de interfaces grafeno-MoSe2 energeticamente estáveis, onde diferentes morfologias estruturais são possíveis. Para as geometrias de interface mais prováveis foram realizadas caracterizações adicionais das propriedades eletrônicas e estruturais, por meio de simulações de espectroscopia de XANES na borda K do carbono. A análise dos espectros de absorção indicou a viabilidade de identificação de diferentes geometrias de interface no sistema híbrido grafeno-MoSe2 a partir de medidas de XANES. Os resultados também revelaram que as propriedades eletrônicas e magnéticas locais dependem da estrutura atômica da interface. Em particular, encontramos a característica de meia-metalicidade (condução em um único canal de spin) em determinadas geometrias de interface, o que tem grande potencial para aplicações em spintrônica.
dc.formatText
dc.identifier.citationSOUZA, Everson dos Santos. Estudo teórico de heteroestruturas baseadas em materiais bidimensionais. 2018. 119 f. Tese (Doutorado em Física) – Universidade Federal do Espírito Santo, Centro de Ciências Exatas, Vitória, 2018.
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/10548
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseDoutorado em Física
dc.publisher.departmentCentro de Ciências Exatas
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Física
dc.rightsopen access
dc.subjectMagnetismeng
dc.subjectElectric Fieldeng
dc.subjectElectronic structureeng
dc.subjectMateriais nanoestruturadospor
dc.subjectMagnetismopor
dc.subjectCampos elétricospor
dc.subjectNanostructured materialspor
dc.subjectEstrutura eletrônicapor
dc.subject.br-rjbnMateriais Nanoestruturados
dc.subject.br-rjbnEstrutura eletrônica
dc.subject.br-rjbnSuperfícies (Tecnologia)
dc.subject.br-rjbnCampos elétricos
dc.subject.br-rjbnMagnetismo
dc.subject.cnpqFísica
dc.subject.udc53
dc.titleEstudo teórico de heteroestruturas baseadas em materiais bidimensionais
dc.title.alternativeTheoretical study of heterostructures based on two-dimensional materials
dc.typedoctoralThesis
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