Efeito Aharonov-Bohm óptico em homobicamadas rotacionadas de MoS2

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2025
Autor(a) principal: Oliveira, André Pelais
Orientador(a): Teodoro, Marcio Daldin lattes
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Física - PPGF
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: https://hdl.handle.net/20.500.14289/23091
Resumo: With the advancement of exfoliation techniques for lamellar crystals, the experimental observation of intrinsically quantum physical phenomena in atomically flat materials has become accessible. Among these materials, Group VI transition metal dichalcogenides (TMDs), such as molybdenum disulfide (MoS2), stand out. In its semiconducting form, MoS2 exhibits notable optical properties, such as the intensification of photoluminescence when exfoliated into monolayers due to quantum confinement. By stacking two MoS2 monolayers with rotation angles close to 60°, a moiré superlattice is formed, which allows for the confinement of electrons and holes in different domains. Therefore, these rotated MoS2 bilayers (TBM) with H-type stacking represent a promising platform for the investigation of quantum technologies. The formation of moiré excitons, where electrons and holes are spatially separated and strongly correlated, combined with the application of magnetic fields, creates a physical system of interest. This particular configuration reveals physical phenomena that are still little explored in rotated TMDs. In this work, we report evidence of the optical observation of the Aharonov-Bohm effect in MoS2 TBMs. This quantum interference phenomenon manifests itself through oscillations of the photoluminescence intensity with well-defined periods as a function of the applied magnetic field. Additionally, inversion effects were observed in the polarization of biexcitons in relation to excitonic emission, reducing its intensity by 100%. The results of this work open pathways for the study of new physical properties of superlattices and for the investigation of quantum memory devices and moiré emitters.
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Among these materials, Group VI transition metal dichalcogenides (TMDs), such as molybdenum disulfide (MoS2), stand out. In its semiconducting form, MoS2 exhibits notable optical properties, such as the intensification of photoluminescence when exfoliated into monolayers due to quantum confinement. By stacking two MoS2 monolayers with rotation angles close to 60°, a moiré superlattice is formed, which allows for the confinement of electrons and holes in different domains. Therefore, these rotated MoS2 bilayers (TBM) with H-type stacking represent a promising platform for the investigation of quantum technologies. The formation of moiré excitons, where electrons and holes are spatially separated and strongly correlated, combined with the application of magnetic fields, creates a physical system of interest. This particular configuration reveals physical phenomena that are still little explored in rotated TMDs. In this work, we report evidence of the optical observation of the Aharonov-Bohm effect in MoS2 TBMs. This quantum interference phenomenon manifests itself through oscillations of the photoluminescence intensity with well-defined periods as a function of the applied magnetic field. Additionally, inversion effects were observed in the polarization of biexcitons in relation to excitonic emission, reducing its intensity by 100%. The results of this work open pathways for the study of new physical properties of superlattices and for the investigation of quantum memory devices and moiré emitters.Com o avanço das técnicas de esfoliação de cristais lamelares, a observação experimental de fenômenos físicos intrinsecamente quânticos em materiais atomicamente planos tornou-se acessível. Entre esses materiais, destacam-se os dicalcogenetos de metais de transição (TMD) do Grupo VI, como o dissulfeto de molibdênio (MoS2). Em sua forma semicondutora, o MoS2 exibe propriedades ópticas notáveis, como a intensificação da fotoluminescência ao ser esfoliado em monocamadas devido ao confinamento quântico. Ao empilhar duas monocamadas de MoS2 com ângulos de rotação próximos de 60°, forma-se uma super-rede de moiré que permite o confinamento de elétrons e buracos em diferentes domínios. Portanto, essas bicamadas rotacionadas de MoS2 (TBM) com empilhamento tipo H representam uma plataforma promissora para a investigação de tecnologias quânticas. A formação de éxcitons de moiré, onde elétrons e buracos são espacialmente separados e fortemente correlacionados, combinada com a aplicação de campos magnéticos, cria um sistema físico de interesse. Essa configuração particular revela fenômenos físicos ainda pouco explorados em TMDs rotacionados. Neste trabalho, reportamos evidências da observação óptica do efeito Aharonov-Bohm em TBMs de MoS2. Esse fenômeno de interferência quântica manifesta-se por meio de oscilações da intensidade da fotoluminescência com períodos bem definidos em função do campo magnético aplicado. Adicionalmente, foram observados efeitos de inversão na polarização de biéxcitons em relação à emissão excitônica, reduzindo 100% de sua intensidade. Os resultados deste trabalho abrem caminhos para o estudo de novas propriedades físicas de super-redes e para a investigação de dispositivos de memória quântica e emissores de moiré.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Física - PPGFUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADA::PROP.OTICAS E ESPECTROSC.DA MAT.CONDENS;OUTRAS INTER.DA MAT.COM RAD.E PART.9. Indústria, Inovação e InfraestruturaInterferência quânticaMagneto-fotoluminescênciaéxcitonsSuper-rede de moiréEfeito Aharonov-Bohm óptico em homobicamadas rotacionadas de MoS2Optical Aharonov-Bohm effect in twisted MoS2 homobilayersinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALDissertação_André_Pelais (4).pdfDissertação_André_Pelais (4).pdfapplication/pdf18812575https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/38c139e9-16b2-4999-b59a-84c503e80ce7/download028ddb82237d5950cb311d49dd8e78eeMD53trueAnonymousREADCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8906https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/c41580e8-1250-4f36-9ab1-5ed58d6df3cf/downloadfba754f0467e45ac3862bc2533fb2736MD54falseAnonymousREADTEXTDissertação_André_Pelais (4).pdf.txtDissertação_André_Pelais (4).pdf.txtExtracted texttext/plain104330https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/e7c7ce46-3053-45d6-a7ff-42415ffbef8d/download74c7d973cf869f35d21f014098b6df84MD55falseAnonymousREADTHUMBNAILDissertação_André_Pelais (4).pdf.jpgDissertação_André_Pelais (4).pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg4069https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/a66aba36-1106-43b2-aad0-db56bf3f84b1/download31f9a465ca2717a57b7b439868938b34MD56falseAnonymousREAD20.500.14289/230912025-11-27T03:01:15.049776Zhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilopen.accessoai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/23091https://repositorio.ufscar.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestrepositorio.sibi@ufscar.bropendoar:43222025-11-27T03:01:15Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
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