Comportamento excitônico e propriedades topológicas em sistemas de baixa dimensão

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2023
Autor(a) principal: Brandão, David de Sousa
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Éxciton
Transição de fase
Link de acesso: http://repositorio.unb.br/handle/10482/49461
Resumo: Tese (doutorado em Física) — Universidade de Brasília, Brasília, 2023..
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spelling Comportamento excitônico e propriedades topológicas em sistemas de baixa dimensãoÉxcitonTransição de faseTese (doutorado em Física) — Universidade de Brasília, Brasília, 2023..Esta tese tem como objetivo tratar sobre novas propriedades e comportamentos em sistemas de baixa dimensão, podendo ser dividida em duas ramificações: (i) novas propriedades topológicas achadas em um sistema de elétrons unidimensional com interação spm-órbita de Rashba e Dresselhaus e modulado periodicamente no espaço e (ii) manipulação do grau de liberdade do vale em materiais bidimensionais com assimetria de inversão e possível utilização como portador de informação quântica. No primeiro estudo, investigamos o diagrama de fase de um isolante unidimensional com elétrons acoplados por interação spin-órbita, que suporta fases com gap trivial e topológico, separadas por superfícies críticas que se cruzam. As interseções definem as linhas multicríti-cas, que, se cruzadas, fazem com que a energia do estado fundamental se torne não analítica, juntamente com um fechamento do gap da banda, mas nenhuma transição de fase ocorre. Esse achado desafia a teoria padrão de transições de fases quânticas, de acordo com a qual uma não analiticidade na energia do estado fundamental e o fechamento do gap implicam em uma transição de fase quântica. Quanto à informação quântica, estudamos um qubit de exciton de dois níveis que leva em conta o grau de liberdade do vale. Nesse caso, os dois estados de vale são misturados pela interação Coulombiana de troca intervale e podem ser manipulados por um campo magnético externo. Observamos que a intensidade e o sinal do campo magnético externo afetam o pseudospin do vale para diferentes momentos do éxciton. Finalmente, trabalhamos com ótica excitônica e valetrônica em materiais bidimensionais. Obtivemos resultados para a dinâmica e espalhamento de excitons entre estados excitônicos em heteroestruturas de dicalcogenetos de metais de transição van der Waals MoS2/WS2. Também investigamos o efeito de proximidade magnética, ajustando a polarização do vale, bem como a fotoluminescência de excitons intercamadas, singletos e tripletos de longa vida. Descobrimos que cruzar suas energias para determinados valores de campo de troca produz um pico de fotoluminescência característico próximo ao campo crítico. A grande divisão de energia entre os vales desempenha um papel importante na polarização do vale.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)This thesis aims to address new properties and behaviors in low-dimensional systems, whichcan be divided into two branches: (i) new topological properties found in a one-dimensionalelectron system with Rashba and Dresselhaus spin-orbit interaction, periodically modulatedin space, and (ii) manipulation of the valley degree of freedom in two-dimensional materialswith inversion asymmetry and potential use as a carrier of quantum information.In the first work we have investigated the phase diagram of a one-dimensional band insulator with spin-orbit coupled electrons, supporting trivial, and topological gapped phasesseparated by intersecting critical surfaces. The intersections define multicritical lines acrosswhich the ground-state energy becomes nonanalytical, concurrent with a closing of the bandgap, but with no phase transition taking place. This finding challenges the standard theoryof quantum phase transitions according to which a nonanalyticity in the ground-state energyimplies a quantum phase transition. Regarding quantum information, we studied a two-level exciton qubit that takes into ac count the valley degree of freedom. In this scenario, the two valley states are mixed bythe intervalley exchange Coulomb interaction and can be tuned by an external magneticfield. We observed that the intensity and sign of the external magnetic field affect the valleypseudospin for different exciton momentum.Finally, we have worked with optical excitonic and valleytronics in two dimensional (2D)materials. We have so far obtained results for the dynamics and scatterings of excitonsbetween excitonic states in 2D van der Walls transition metal dichalchogenides heterostructures MoS2/WS2. We have also investigated the magnetic proximity effect by tuningthe valley polarization, as well as the photoluminescence of interlayer excitons, singlets,and long-living triplets. We found that crossing their energies for certain exchange fieldvalues gives rise to a photoluminescence peak signature near this critical field. The largevalley-splitting energy plays an important role in the valley polarization.Instituto de Física (IF)Programa de Pós-Graduação em FísicaQu, FanyaoAndrade, Mariana Malard SalesBrandão, David de Sousa2024-08-01T22:57:19Z2024-08-01T22:57:19Z2024-07-012023-06-07info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfBRANDÃO, David de Sousa. Comportamento excitônico e propriedades topológicas em sistemas de baixa dimensão. 2023. 126 f., il. Tese (Doutorado em Física) — Universidade de Brasília, Brasília, 2023.http://repositorio.unb.br/handle/10482/49461porA concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2025-02-27T17:49:46Zoai:repositorio.unb.br:10482/49461Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2025-02-27T17:49:46Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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