Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2018-04-06T21:43:34Z
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Previous issue date: 2018-04-17 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). / Metais de transição dicalcogenados (MTDCs) tais como MoS2 , MoSe2 , WS2 e WSe2 são semicondutores de multivale, com bandgap direto caracterizados por uma estrutura de rede no formato honeycomb. Os elétrons de Dirac nestes materiais são indexados tanto pelos números quânticos de spin quanto pelos de vale (K and K0). Foram demonstradas propriedades ópticas de polarização de vale e de spin devido aos efeitos da curvatura de Berry e forte interação spin-órbita nos MTDCs monocamada. Além disso, sob campo magnético perpendicular, os níveis de Landau de zero energia nos vales K e K0, que são fixos com relação aos mínimos na banda de condução e de valência dos vales K e K0, respectivamente, são divididos pelo bandgap do material e são portanto polarizados por vale. Como já é conhecido, anéis quânticos(AQs) apresentam um considerável efeito de tamanho, que pode ser utilizado para ajustar a energia de transição óptica. Além disso, na presença de um campo magnético perpendicular, os AQs mostram efeitos de interferência quântica do tipo Aharonov-Bohm (AB). Neste trabalho, exploramos a energia de Zeeman de vale (EZV), absorção óptica polarizada por spin e vale e controlada por tamanho e efeitos excitônicos em AQs monocamada de MoS2. Encontramos que o EZV dos anéis exibe uma dependência oscilatória com o fluxo magnético devido ao efeito AB. Por outro lado, dentro de um período de oscilação o EZV aumenta linearmente com o fluxo magnético. E, para um dado fluxo magnético, o EZV é mais pronunciado em um anel comum confinamento quântico mais forte. Mostramos também através do nosso espectro de absorção magneto-óptica que a seletividade óptica de vale observada no MoS2 monocamada é herdada pelos AQs. Além disso, ele é robusto contra variações do campo magnético e da geometria do AQ. Entretanto, ao contrário do material bulk monocamada, a frequência da luz absorvida e as intensidades de absorção manifestam um considerável efeito quântico de tamanho. Além disso, elas também podem notavelmente ser ajustadas pelo campo magnético e sua configuração: por exemplo, a mudança da configuração do campo magnético pode levar à transição do usual efeito AB para oscilações aperiódicas do espectro de absorção magneto-óptica. / Monolayer transition metal dichalcogenides (TMDCs) such as MoS2 , MoSe2 , WS2 and WSe2 are multivalley direct bandgap semiconductors characterized by a honeycomb lattice structure. Dirac electrons in these materials are indexed by both the spin and the valley (K and K0) quantum numbers. Due to Berry curvature effects and strong spin–orbit interactions in the monolayer TMDCs, valley- and spin-polarized optical properties have been demonstrated. In addition, under a perpendicular magnetic field, the zeroenergy Landau levels at the K and K0 valleys, which are fixed to the conduction band minimum and the valence band maximum of the K and K0 valleys, respectively, are split by the bandgap of the material and are thus valley-polarized. As it’s known, quantum rings (QRs) present a sizable size-effect, which can be used to tune the optical transition energy. Moreover, in the presence a perpendicular magnetic field, the QRs show Aharonov-Bohm (AB) quantum-interference effect. In this work, we explore valley Zeeman energy (VZE), size-controllable spin- and valley-polarized optical absorption and excitonic effects in the monolayer MoS2 QRs. We found that the VZE of the rings exhibits an oscillatory dependence on magnetic flux with possible vanishing valley Zeeman effect even in a nonzero magnetic flux due to AB type effect. On the other hand, within one period of oscillations the VZE increases linearly with magnetic flux. Furthermore, for a given magnetic flux, the valley Zeeman effect is more pronounced in a ring with a stronger quantum confinement. In addition, our magneto-optical absorption spectra demonstrate that the optical valley selectivity observed in the monolayer MoS2 is inherited by the QRs. Moreover, it is robust against variation of magnetic flux and of the QR-geometry. However, unlike the monolayer bulk material, the frequency of the light absorbed and absorption intensities manifest themselves in a sizable quantumsize effect. Besides, they can also remarkably be tuned by magnetic field and its setup, e.g., changing the latter may lead to transition from usual AB effect to aperiodic oscillations of magneto-optical absorption spectrum.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.unb.br:10482/31674 |
| Date | 06 October 2017 |
| Creators | Oliveira, Diógenes da Silva |
| Contributors | Qu, Fanyao |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Inglês, Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UnB, instname:Universidade de Brasília, instacron:UNB |
| Rights | A 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/openAccess |
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