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dissertacaoBruno.pdf: 5566949 bytes, checksum: 1e1f5772bfc6a49b733fadfe610fee70 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-27T20:32:00Z (GMT). No. of bitstreams: 2
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dissertacaoBruno.pdf: 5566949 bytes, checksum: 1e1f5772bfc6a49b733fadfe610fee70 (MD5) / Existe um grande interesse por mecanismos que permitam a abertura e o controle de gaps na estrutura de bandas do grafeno, pois essa característica é fundamental para aplicações deste material na eletrônica. Diversas maneiras de se alcan car este objetivo já foram propostas, por em, em muitos casos, problemas relacionados com a presença de desordens como impurezas e defeitos de bordas (caso das nanofitas de grafeno) prejudicam seriamente a mobilidade eletrônica no grafeno. Mecanismos que não introduzam estes tipos de problema na estrutura de bandas do grafeno, como deformações no plano e também corrugações na folha de grafeno tem atraído forte atenção dos pesquisadores. Tais propostas são denominadas "band gap engineering" e/ou "strain engineering". Nosso estudo analisa criticamente como se modifica a estrutura de bandas na presen ca de um campo de deformações e também na presença de ondulações. Para isso, calculamos a estrutura de bandas de folhas de grafeno onduladas usando o modelo de ligações fortes, o limite contínuo de baixas energias (hamiltoniano de Dirac) e comparamos com resultados de c alculos de primeiros princípios (density functional theory, DFT). Os cálculos foram feitos para ondulações de comprimentos de onda longo e curto, sendo que, para as primeiras foram ainda estudadas as situações com e sem relaxação in-plane dos átomos na célula unitária. Além disso calculamos a estrutura de bandas de folhas de grafeno submetidas a uma deformação no plano da folha. Concluímos que para deformações suaves e no plano da folha o modelo de ligações fortes reproduz com grande precisão os resultados de DFT, enquanto que a teoria de perturbação usando o limite contínuo (hamiltoniano de Dirac) funciona apenas qualitativamente. Para deformações com grandes curvaturas o modelo de ligações fortes deixa de ser eficiente. / There is a great interest in nding methods that allow for opening and tuning gaps in the band structure of graphene, since this is a fundamental feature for applications of graphene in electronics. Several attempts of achieving this goal have already been proposed in the literature. However in most of the proposals problems appear due to the presence of disorder, such as impurities, edge roughness (as is the case of graphene nanoribbons) that seriously a ect the electronic mobility in graphene. Mechanisms that not introduce these kind of problems in the band structure of graphene such as in plane deformations and corrugations in the graphene sheet, have attracted great attention. Such suggestions are called band gap and/or strain engineering. Our study critically analyzes how the band structure changes in the presence of a deformation eld and in the presence of ripples. For this purpose, we calculate the band structure of rippled graphene sheets using the tight-binding model, its low energy continuum limit (Dirac hamiltonian) and compare with DFT results. We analyze two regimes: long and short wavelength ripples. For the former we study the cases with and without in-plane relaxation of the atoms in the unit cell. Besides, we study graphene sheets with only in-plane deformations. We conclude that for smooth deformations (with small curvatures) the tight-binding approximation reproduces with great accuracy the DFT results, while the low energy efective Hamiltonian gives only good qualitative results. For strong deformations (large curvatures) the tightbinding approach is no longer eficient.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:https://app.uff.br/riuff:1/3158 |
| Date | 27 March 2017 |
| Creators | Melo, Bruno Max de Souza |
| Contributors | Lewenkopf, Caio Henrique |
| Publisher | Niterói |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFF, instname:Universidade Federal Fluminense, instacron:UFF |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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