Please use this identifier to cite or link to this item: http://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/10092
Compartilhar:
Type: Tese
Issue Date: 3-May-2018
Authors: OLIVEIRA, Alexandre de Souza
First Advisor: DEL NERO, Jordan
First Co-Advisor: SILVA, Shirsley Joany dos Santos da
Title: Efeito de interferência quântica no transporte eletrônico de dispositivos "quasi"-unidimensionais
Other Titles: Effect of quantum interference on the electronic transport of "quasi" -dimensional devices
Sponsor: PROPESP/UFPA - Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação
Citation: OLIVEIRA, Alexandre de Souza. Efeito de interferência quântica no transporte eletrônico de dispositivos "quasi"-unidimensionais. 2018. 99 f. Tese (Doutorado) - Universidade Federal do Pará, Instituto de Tecnologia, Belém, 2018. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Disponível em: <http://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/10092>. Acesso em:.
Resumo: O estudo de transporte eletrônico em nano dispositivos tem se mostrado de grande relevância nos últimos anos, desde o trabalho de Aviran e Ratner, baseado nas propriedades de condutividade elétrica em moléculas individuais retificadoras sob ação de um campo elétrico externo. Os polímeros orgânicos conjugados no estado puro apresentam baixa condutividade, mas quando dopados, tratados com agentes oxidantes redutores ou conectados a eletrodos de ouro (Au) e submetidos a um campo elétrico externo, passam a ter um comportamento do tipo metálico, isto é, com alta condutividade em consonância com trabalhos experimentais. Nesta pesquisa foram utilizados dispositivos constituídos de polímeros orgânicos conjugados no estado puro e também dopados com cadeias contendo ligações do tipo simples (𝜎) e duplas ( 𝜎−𝜋), alternadas entre os carbonos e estes ligados somente a átomos de hidrogênio com eletrodos de ouro (Au) conectados nas extremidades das moléculas individuais. Este estudo foi proposto para dois tipos de eletrodos: em forma de pirâmide e plano. Os dispositivos modelos foram otimizados através da Teoria de Hückel Estendido (THE) e o cálculo do transporte eletrônico foi realizado usando THE combinada com a Função de Green de Não-Equilíbrio (FGNE). Estes dispositivos são estruturas “quasi-1D” ou aproximadamente lineares e foram divididos em dois grupos: o primeiro, com quantidades ímpares de átomos de carbonos a partir de cinco (5) até dezenove (19) átomos de carbono em sua molécula individual (Grupo 1) e o segundo, com quantidades pares iniciando em seis (6) indo até vinte (20) átomos de carbono em sua molécula individual (Grupo 2). Os dispositivos foram submetidos a duas condições: em baixa tensão, variando de 0 até 0,1 Volt e em seguida a alta tensão, de 0 a 1,0 Volt. Para efeito de comparação das curvas de corrente – tensão (I-V) e condutância diferencial – tensão (G-V) entre os resultados de baixa e alta tensão, foram utilizados o mesmo intervalo de tensão, ou seja, de 0 até 0,1 Volt. Para este trabalho, foram analisados os efeitos de interferência quântica destrutiva (IQD), assim como de interferência quântica construtiva (IQC). Os efeitos de IQD são produzidos devido a anti-ressonância na transmitância evidenciadas por estados não acessados observados nos picos de transmissão não permitindo que o transporte ocorra sem apresentar oscilações na curva de condutividade.
Abstract: The study of electronic transport in nano devices has been of great relevance in the last years, since the work of Aviran and Ratner, based on the properties of electrical conductivity in individual rectifying molecules under the action of an external electric field. The organic conjugated polymers in the pure state have low conductivity, but when doped, treated with reducing agents or connected to gold electrodes (Au) and subjected to an external electric field, they have a metallic behavior, that is, with high conductivity in line with experimental work. In this research we used devices composed of organic polymers conjugated in the pure state and also doped with chains containing simple (σ) and double (σ-π) type bonds, alternating between the carbons and these bound only to hydrogen atoms with gold electrodes (Au) connected at the ends of the individual molecules. This study was proposed for two types of electrodes: pyramid and plane. The model devices were optimized through the Extended Hückel Theory (EHT) and the computation of the electronic transport was performed using EHT combined with the Non-Equilibrium Green Function (NEGF). These devices are either quasi-1D or approximately linear structures and have been divided into two groups: the first, with odd numbers of carbon atoms from five (5) to nineteen (19) carbon atoms in their individual molecule (Group 1) and the second, with even numbers starting at six (6) going up to twenty (20) carbon atoms in its individual molecule (Group 2). The devices were subjected to two conditions: at low voltage, ranging from 0 to 0.1 Volt and then to high voltage, from 0 to 1.0 Volt. In order to compare the current and voltage (I - V) curves and the differential - voltage conductance (G - V) between low and high voltage results, the same voltage range was used, that is, from 0 to 0.1 Volt. For this work, the effects of destructive quantum interference (DQI) as well as constructive quantum interference (CQI) were analyzed. The effects of DQI are produced due to anti-resonance in the transmittance evidenced by unaccessed states observed in the transmission peaks, not allowing the transport to occur without presenting oscillations in the conductivity curve.
Keywords: Nanofios orgânicos
Baixa e alta tensão
Transporte eletrônico
Anti-ressonância
Transmitância
Interferência quântica destrutiva
Concentration Area: SISTEMAS DE ENERGIA ELÉTRICA
Research Line: CONTROLE E AUTOMAÇÃO
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::MATERIAIS ELETRICOS::MATERIAIS E DISPOSITIVOS MAGNETICOS
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal do Pará
Institution Acronym: UFPA
Department: Instituto de Tecnologia
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
Source: 1 CD-ROM
Appears in Collections:Teses em Engenharia Elétrica (Doutorado) - PPGEE/ITEC

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Tese_EfeitoInterferenciaQuantica.pdf12.54 MBAdobe PDFView/Open


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons