Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-08-16T11:22:56Z
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2016_AlexandreCavalheiroDias.pdf: 8738859 bytes, checksum: e48f26fc263ba97c0a1ee2c71d971459 (MD5) / Monocamadas de Dicalcogenetos de metais de transição (DCMT) possuem um gap direto na região de espectro visível, ideal para aplicação em optoeletrônica. A monocamada do bulk bidimensional de DCMT com geometria infinita exibe um forte confinamento unidimensional de portadores de carga, mas preserva a dispersão do tipo bulk no plano 2D. Em contraste, o ponto quântico (PQ) de DCMT é restrito nas três dimensões, as quais apresentam propriedades ópticas e eletrônicas ajustáveis ao tamanho, além das notáveis características relacionadas aos graus de liberdade do spin e do vale herdados dos materiais bidimensionais do tipo bulk. Assim PQs de DCMT são promissores blocos de construção em sistemas integrados de informação quântica, spintrônica e optoeletrônica. Nós obtivemos a energia efetiva do efeito Zeeman (EEZ) e o espectro de absorção magneto-óptico em PQs circulares de monocamadas de DCMT sujeitos a um campo magnético perpendicular fora do plano, mais especificamente o MoS2. Em contraste, a monocamada do bulk bidimensional de DCMT, os níveis de energia nos PQs de DCMT apresentam dependência não linear com o campo magnético aplicado. Conforme o aumento do campo magnético, os níveis evoluem de energias atômicas degeneradas no vale para níveis de Landau com quebra de simetria inverso temporal (SIT). Nós calculamos que a energia Zeeman do vale, a qual mede a separação entre os níveis de energia nos vales K e K', mostra uma dependência linear com o campo magnético, e seu sinal pode ser invertido através da mudança de direção do campo magnético aplicado. Notavelmente, a energia Zeeman no vale é robusta em relação ao tamanho do PQ. Além disso, nós também prevemos o espectro de absorção magneto-óptico em PQs de DCMT sob luz circularmente polarizada (CP) e luz linearmente polarizada (LP). Para luz CP, nós observamos um espectro de absorção com seleção do vale pela polarização, conforme mostrado na monocamada do bulk bidimensional. Entretanto, diferente da monocamada, a qual possui um espectro de absorção com freqüências fixas, tanto a intensidade como a freqüência de absorção podem ser ajustadas através da geometria do PQ em conjunto com o campo magnético. Além disso, para luz LP, nós achamos a absorção óptica dependente do spin mas sem a polarização do vale. _________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Transition metal dichalcogenide (TMDC) monolayers have a direct band gap in the visible region of the spectrum, ideal for optoelectronic applications. The 2D monolayer bulk TMDCs with infinite geometry exhibit strong carrier confinement in one dimension but preserve the bulklike dispersion in the 2D plane. In contrast, a TMDC quantum dot (QD) is restricted in three dimensions which presents size tunable electronic and optical properties in addition to the remarkable characteristics related to spin-valley degree of freedom inherited from its 2D bulk materials. Thus TMDCs QDs are promising building blocks in integrated quantum information, spintronic and optoelectronic systems. We report effective valley Zeeman energy and magnetooptical absorption in monolayer TMDC circular QDs subject to an out-of-plane magnetic field, more specifically for MoS2 . In contrast to 2D monolayer bulk TMDCs, energy levels in the TMDC QDs display nonlinear dependence on applied magnetic field. As the magnetic field increases from zero, they evolve from valley degenerate atomic energy levels into time-reversal symmetry broken Landau levels. We find that the valley Zeeman energy, which measures the splitting between energy levels in K- and K’- valleys, shows a linear dependence on magnetic field and its sign can be reversed by changing the direction of applied magnetic field. Remarkably, the valley Zeeman energy is robust against dot size. Besides, we also predict the magneto-optical absorption spectra in TMDC QDs under both the circularly polarized (CP) and linearly polarized (LP) light fields. For the CP light, we observe an absorption spectrum with valley selected polarization, as reported in the 2D monolayer bulk. However, unlike the 2D monolayer bulk in which the absorption spectrum having a fixed frequency, both the intensity and frequency of the absorption can be tuned by the dot geometry in addition to by a magnetic field. Furthermore, for the LP light, we find the spin dependent but valley unpolarized optical absorption.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.unb.br:10482/21337 |
| Date | 15 July 2016 |
| Creators | Dias, Alexandre Cavalheiro |
| Contributors | Qu, Fanyao |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | 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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