Transporte eletrônico em alótropos de carbono análogo ao grafeno

dc.contributor.advisor-co1SILVA JÚNIOR, Carlos Alberto Brito da
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5067093267673117pt_BR
dc.contributor.advisor1DEL NERO, Jordan
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5168545718455899pt_BR
dc.creatorSANTOS, Júlio César da Silva dos
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/9244814061673418pt_BR
dc.date.accessioned2018-06-18T18:49:29Z
dc.date.available2018-06-18T18:49:29Z
dc.date.issued2018-04-20
dc.description.abstractCarbon-based nanostructured materials have become of great interest to the scientific community due to the properties that these materials present in the technological area. Among the most varied structures derived from carbon, graphene, an allotropic form of carbon having a two-dimensional (2D) hexagonal structure formed from the hybridization of sp² carbon, has great prominence with electrical, thermal and optical properties that exhibit great prospects for future applications technological developments. Recently, a new allotropic form of graphene, consisting of 5-6-7 carbon aromatic rings, has been theoretically proposed. This 2D allotrope with sp² hybridization is energetically comparable to graphene and more favorable to other carbon allotropes. In this work, we propose two hybrid structures or heterojunctions formed by graphene - phagraphene - graphene with zigzag edges at the upper and lower end without (zzG - zzPG - zzG) and with Hydrogen (zzGNR - zzPGNR - zzGNR) coupled to metallic graphene Leads of Hamada index (3,3). The heterojunction constituted by Hydrogen at the ends form nanoribbon (NR). Later, we did a study of the electronic properties of the heterojunctions without the electrodes and of electronic transport of the devices with and without Hydrogen. In order to carry out the calculations of electronic and transport properties, we used the DFT and DFT-NEGF methodology in the Landauer-Büttiker formalism, as implemented in the SIESTA/TRANSIESTA code. Our results show a strong topological insulator behavior with an indirect gap of 0.011eV for zzG-zzPG-zzG in V = 0V and an indirect gap semiconductor of 0.025eV for zzGNR-zzPGNR-zzGNR in V = 0V with phase transition (insulation -metal) for Vmin = -0.5V. Thus, various features of electronic devices for regions of direct (V> 0) and reverse (V <0) polarization in heterojunctions are suggested as: (i) zzG-zzPG-zzG for V> 0 shows four regions corresponding to resistor (I), FET (II), NDR (III) and switch (IV), and for V <0 show five regions corresponding to resistor (I), NDR (II), limiter-switch (III), NDR (IV) and limiter-switch (V). (ii) zzGNR-zzPGNR-zzGNR for V> 0 exhibits FET characteristic and for V <0 it exhibits one NDR with tunnel diode behavior.en
dc.description.resumoMateriais nanoestruturados à base de carbono tornaram-se de grande interesse para a comunidade científica devido às propriedades que estes materiais apresentam na área tecnológica. Entre as mais variadas estruturas derivadas do carbono, o grafeno, uma forma alotrópica do carbono que apresenta estrutura hexagonal bidimensional (2D) formada a partir da hibridação do carbono sp² tem grande destaque com propriedades elétricas, térmicas e ópticas que exibem grandes perspectivas para futuras aplicações tecnológicas. Recentemente, foi proposto teoricamente uma nova forma alotrópica do grafeno, formada por 5-6-7 anéis aromáticos de carbono. Este alótropo 2D com hibridação sp² é energeticamente comparável ao grafeno e mais favorável a outros alótropos de carbono. Neste trabalho, propomos duas estruturas híbridas ou heterojunções formadas por grafeno - phagrapheno - grafeno com bordas ziguezague na extremidade superior e inferior sem (zzG-zzPG-zzG) e com Hidrogênio (zzGNR-zzPGNR-zzGNR) acoplada a eletrodos de grafeno metálico com índices de Hamada (3,3). A heterojunção constituída por Hidrogênio nas extremidades formam nanofitas (ou nanoribbon, NR). Posteriormente, fizemos um estudo das propriedades eletrônicas das heterojunções sem os eletrodos e de transporte eletrônico dos dispositivos com e sem Hidrogênio. Para realizar os cálculos de propriedades eletrônicas e de transporte de elétrons, utilizamos a metodologia DFT e DFT-NEGF no formalismo Landauer-Büttiker, conforme implementado no código SIESTA/TRANSIESTA. Nossos resultados exibem comportamento de isolante topológico forte com gap indireto igual a 0,011eV para zzG-zzPG-zzG em V = 0V e semicondutor de gap indireto igual a 0,025eV para zzGNR-zzPGNR-zzGNR em V = 0V com transição de fase (isolante-metal) para Vmin = -0,5V. Assim, características variadas de dispositivos eletrônicos para as regiões de polarização direta (V > 0) e reversa (V < 0) nas heterojunções são sugeridas como: (i) zzG-zzPG-zzG para V > 0 exibe quatro regiões correspondendo a resistor (I), FET (II), NDR (III) e chaveador (IV) e para V < 0 exibe cinco regiões correspondendo a resistor (I), NDR (II), limitador-chaveador (III), NDR (IV) e limitador-chaveador (V). (ii) zzGNR-zzPGNR-zzGNR para V > 0 exibe característica de FET e para V < 0 exibe uma NDR com comportamento de diodo túnel.pt_BR
dc.identifier.citationSANTOS, Júlio César da Silva dos. Transporte eletrônico em alótropos de carbono análogo ao grafeno. Orientador: Jordan Del Nero; Coorientador: Carlos Alberto Brito da Silva Júnior. 2018. 71 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Instituto de Tecnologia, Universidade Federal do Pará, Belém, 2018. Disponível em: http://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/10037. Acesso em:.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufpa.br/handle/2011/10037
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Parápt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentInstituto de Tecnologiapt_BR
dc.publisher.initialsUFPApt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétricapt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.source1 CD-ROMpt_BR
dc.subjectFagrafenopt_BR
dc.subjectGrafenopt_BR
dc.subjectSistema Híbridopt_BR
dc.subjectHeterojunçãopt_BR
dc.subjectDFT/NEGF - Teoria funcional de densidade/Função de green de nã0 equilíbriopt_BR
dc.subjectPhagraphenoen
dc.subjectHybrid Systemen
dc.subjectHeterojunctionen
dc.subjectDFT/NEGF Density functional theory/Non-equilibrium green functionen
dc.subjectGraphenoen
dc.subject.areadeconcentracaoTELECOMUNICAÇÕESpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::TELECOMUNICACOESpt_BR
dc.subject.linhadepesquisaELETROMAGNETISMO APLICADOpt_BR
dc.titleTransporte eletrônico em alótropos de carbono análogo ao grafenopt_BR
dc.title.alternativeElectronic transport in carbon alottropos analogous to gafenoen
dc.typeDissertaçãopt_BR

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