Tunelamento ressonante de férmions massivos de Dirac em sistemas de simples e dupla barreiras em monocamada de grafeno

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2015
Autor(a) principal: Teixeira, José Dilson da Silva
Orientador(a): Bittencourt, Antonio Carlos Rodrigues lattes
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
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://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/7585
Resumo: Nowadays, several efforts have been made by research groups around the physical properties of the graphene in view of the possible technological applications of their unique structural and electronic properties. The graphene comes as a fort candidate to substitute the inorganic semiconductors. Initially in this work, we made a description of the graphene crystal structure to elucidate its nature. The electronic properties of this material are attractive due to several analogies between the transport phenomena and other phenomena studied by quantum electrodynamic as, for instance, Klein tunneling. From the point of view of the tight-binding approximation, we obtained the dispersion relation and the structure of the energy bands of the graphene, thus outlining its electronic spectrum. Also,we indicated some curious results that demonstrate the atypical nature of this material. The main objective of this study was to analyze the behavior of the charge carriers by the transfer matrix technique to obtain the numerical solution of transmissivity, conductance and tunneling current density in the graphene. The transmissividade was analyzed as function of the incident energy and of the angle of incidence for systems with single and double potential barriers, emphasizing the effect of the variation of the gap of energy. We also verified quantum oscillations due to Fabry -Pérot interference and Klein tunneling - an unique property in the graphene. The insertion of the energy gap generated the gap in the transmissivity curve, as well as resonant peaks that become more sharper with the increment of that gap. From the transmissivity results, we enlarged our understanding of the electronic properties in relation to conductance and current density in the graphene. Such properties are shown quite favorable the production of nanoelectronic devices of high performance..
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Initially in this work, we made a description of the graphene crystal structure to elucidate its nature. The electronic properties of this material are attractive due to several analogies between the transport phenomena and other phenomena studied by quantum electrodynamic as, for instance, Klein tunneling. From the point of view of the tight-binding approximation, we obtained the dispersion relation and the structure of the energy bands of the graphene, thus outlining its electronic spectrum. Also,we indicated some curious results that demonstrate the atypical nature of this material. The main objective of this study was to analyze the behavior of the charge carriers by the transfer matrix technique to obtain the numerical solution of transmissivity, conductance and tunneling current density in the graphene. The transmissividade was analyzed as function of the incident energy and of the angle of incidence for systems with single and double potential barriers, emphasizing the effect of the variation of the gap of energy. We also verified quantum oscillations due to Fabry -Pérot interference and Klein tunneling - an unique property in the graphene. The insertion of the energy gap generated the gap in the transmissivity curve, as well as resonant peaks that become more sharper with the increment of that gap. From the transmissivity results, we enlarged our understanding of the electronic properties in relation to conductance and current density in the graphene. Such properties are shown quite favorable the production of nanoelectronic devices of high performance..Atualmente, vários esforços tem sido empreendido por grupos de pesquisa em torno das propriedades físicas do Grafeno devido as possíveis aplicações tecnológicas de suas peculiares propriedades estruturais e eletrônicas. O Grafeno apresenta-se como um forte candidato a substituir os semicondutores inorgânicos.Inicialmente neste trabalho, foi feita uma descrição da estrutura cristalina do Grafeno, afim de elucidar sua natureza. As propriedades eletrônicas deste material são atraentes devido a várias analogias entre os fenômenos de transporte e outros fenômenos estudados pela eletrodinâmica quântica como, por exemplo, o tunelamento Klein. Sob o ponto de vista da aproximação tightbinding, obtivemos a relação de dispersão e a estrutura das bandas de energia do Grafeno, esboçando assim seu espectro eletrônico. Apontamos ainda alguns resultados curiosos que demonstram a natureza atípica deste material. O objetivo principal deste trabalho foi analisar o comportamento dos portadores de carga por meio da técnica da matriz de transferência para obtenção da solução numérica da transmissividade, condutância e densidade de corrente de tunelamento no Grafeno. A transmissividade foi analisada em função da energia incidente e do ângulo de incidência para sistemas com barreiras de potencial simples e dupla, enfatizando o efeito da variação da gap de energia. O sistema de barreira de potencial dupla apresenta grande diferença em relação ao sistema de barreira simples nas curvas de transmissividade por apresentarem níveis de energia ressonantes adicionais em razão de estados quase-ligados na região do poço. Foram verificados ainda oscilações quânticas devido as interferências Fabry-Pérot e o tunelamento de Klein - uma propriedade única no Grafeno. A inserção de gap na energia causou o surgimento de gap na curva da transmissividade, bem como picos ressonantes que ficam mais agudos com o acréscimo desse gap. A partir dos resultados da transmissividade, ampliamos nossa compreensão das propriedades eletrônicas em relação a condutância e a densidade de corrente noGrafeno. Tais propriedades mostram-se bastante favoráveis a fabricação de dispositivos nanoeletrônicos de alto desempenho.Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas (FAPEAM)porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Física - PPGFUFSCarFísicaTunelamentoGrafenoCIENCIAS EXATAS E DA TERRACIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADATunelamento ressonante de férmions massivos de Dirac em sistemas de simples e dupla barreiras em monocamada de grafenoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisOnline600600e4ef5936-7718-4087-8457-d1409a28c579info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81957https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/315b1489-63c9-4fde-8418-30d7e4a1664f/downloadae0398b6f8b235e40ad82cba6c50031dMD52falseAnonymousREADORIGINALTeseJDST.pdfTeseJDST.pdfapplication/pdf17603696https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/c28643f3-ae52-4f9d-811b-21660ce4c297/download0c1471176fc4a104094dc30f66528fb9MD51trueAnonymousREADTEXTTeseJDST.pdf.txtTeseJDST.pdf.txtExtracted texttext/plain177967https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/cc9c63c7-56b7-48ce-9747-c797e6dac41d/downloadce161fb9b6392c565c7de7f9dd64ee34MD55falseAnonymousREADTHUMBNAILTeseJDST.pdf.jpgTeseJDST.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg4835https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/3949ddfd-7ebb-44cb-bb83-2df6c72d59e6/downloade014d835ba5e367bae73e7fb4ae82272MD56falseAnonymousREAD20.500.14289/75852025-02-05 18:52:16.065Acesso abertoopen.accessoai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/7585https://repositorio.ufscar.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestrepositorio.sibi@ufscar.bropendoar:43222025-02-05T21:52:16Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)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