Investigação sistemática de um alótropo de grafeno em forma de nanofita metálica quadrilátera para aplicação em nanoeletrônica

dc.contributor.advisor-co1SILVA JÚNIOR, Carlos Alberto Brito da
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5067093267673117
dc.contributor.advisor-co1ORCIDhttps://orcid.org/0000-0002-7084-8491
dc.contributor.advisor1DEL NERO, Jordan
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5168545718455899
dc.contributor.advisor1ORCIDhttps://orcid.org/0000-0001-8087-8427
dc.contributor.memberOLIVEIRA, Rodrigo Melo e Silva de
dc.contributor.memberCOSTA, Marcos Benedito Caldas
dc.contributor.memberSILVA, Shirsley Joany dos Santos da
dc.contributor.memberNAGATA, Khayth Marrony Rabelo
dc.contributor.memberSOUZA, Fabrício Macedo de
dc.contributor.member1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4768904697900863
dc.contributor.member1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7636226766852440
dc.contributor.member1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6060351208361634
dc.contributor.member1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4397824781057067
dc.contributor.member1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4863464442817340
dc.contributor.member1ORCID******
dc.contributor.member1ORCID******
dc.contributor.member1ORCID******
dc.contributor.member1ORCIDhttps://orcid.org/0000-0002-4532-0679
dc.contributor.member1ORCID******
dc.creatorDUARTE, Jonas Marinho
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/8045539628420864
dc.creator.ORCIDhttps://orcid.org/0009-0000-6381-7729
dc.date.accessioned2026-02-11T18:00:19Z
dc.date.available2026-02-11T18:00:19Z
dc.date.issued2025-05-23
dc.description.abstractThe search for molecules suitable for the creation of electronic devices is continuously evolving, driven by the need for miniaturization. In this context, this study explores the properties of a two-dimensional carbon allotrope, similar to graphene, composed of 4, 5, 6, 8, and 10 membered carbon rings, named Net τ. By means of strategic cuts and edge hydrogenation, two nanoribbons of Net τ were ob tained for investigation: hybridτNR-P2D and hybridτNR-P. To optimize the structures and investigate their electronic and structural properties, we employed Density Functional Theory (DFT). For the analysis of electronic transport in the proposed devices, we used DFT combined with Non-Equilibrium Green’s Functions (NEGF). Our results show that Net τ exhibits metallic behavior, with valence and conduction bands crossing the Fermi level, confirmed by non-zero density of states in that region. The nanoribbons also display high energetic stability, with cohesive energies ranging from–7.25 eV/atom to–8.64 eV/atom, depending on the structural configuration. Regarding transport properties, the (1,5)hybridτNR-P2D device exhibited field-effect transistor (FET) behavior between 0.0 V and 0.4 V , and a linear response at higher voltages. The (2,5), (4,5), and (5,5)hybridτNR-P2D devices showed characteristics of a resonant tunneling diode (RTD), while the (3,5)hybridτNR-P2D device displayed nearly linear behavior. All hybridτNR-P devices from (1,5) to (5,5) presented FET-like behavior with two distinct operation windows . In summary, this study demonstrates the potential of Net τ nanoribbons as promising alternatives for the development of nanodevices applicable to molecular electronics.
dc.description.affiliationUFPA - Universidade Federal do Pará
dc.description.resumoAbusca por moléculas para a criação de dispositivos eletrônicos está em constante evolução, impulsionada pela necessidade de miniaturização. Neste contexto, este estudo explora as propriedades de um alótropo bidimensional, semelhante ao grafeno, composto por anéis de 4, 5, 6, 8 e 10 átomos de carbono, denominado Net τ. Através de cortes estratégicos e hidrogenação das bordas, foram obtidas duas nanofitas de Net τ para investigação: hybridτNR-P2D e hybridτNR-P. Para otimizar as estruturas afim de investigar propriedades eletrônicas e estruturais dessas nanofitas, utilizamos a Teoria do Funcional da Densidade (DFT) e para a análise do transporte eletrônico nos dispositivos propostos, utilizamos a DFT combinada com as Funções de Green de Não-Equilíbrio (NEGF). Nossos resultados mostram que o Ne t τ apresenta comportamento metálico, com bandas de valência e condução cruzando o nível de Fermi, confirmado pela densidade de estados não nula nessa região. As nanofitas também exibem elevada estabilidade energética, com energias de coesão entre–7.25 eV/átomo e–8.64 eV/átomo , dependendo da configuração estrutural. No que concerne às propriedades de transporte, o dispositivo (1,5)hybridτNR-P2D apresentou comportamento de transistor de efeito de campo (FET) entre 0.0V e 0.4V, e resposta linear para tensões superiores. Os dispositivos (2,5), (4,5) e (5,5)hybridτNR-P2D, exibiram características de diodo túnel ressonante (RTD), enquanto o dispositivo (3,5)hybridτNR-P2D mostrou comportamento quase linear. Todos os dispositivos hybridτNR-P- (1,5) a (5,5) apresentaram comportamento FET com duas janelas de operação. Em resumo, este estudo demonstra o potencial das nanofitas de Net τ como alternativas promissoras para o desenvolvimento de nanodispositivos aplicáveis na eletrônica molecular.
dc.identifier.citationDUARTE, Jonas Marinho. Investigação sistemática de um alótropo de grafeno em forma de nanofita metálica quadrilátera para aplicação em nanoeletrônica. Orientador: Jordan Del Nero. 2025. 93 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Instituto de Tecnologia, Universidade Federal do Pará, Belém, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufpa.br/handle/2011/17998. Acesso em:.
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufpa.br/handle/2011/17998
dc.languageporpt_BR
dc.language.isopt
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 Aberto
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.source.uriDisponível via correio eletrônico: bibliotecaitec@ufpa.br
dc.subjectAlótropos de carbono
dc.subjectNanoeletrônica
dc.subjectTeoria do funcional da densidade
dc.subjectFunções de green de não-equilíbrio
dc.subjectCarbon allotropes
dc.subjectNanoelectronics
dc.subjectDensity functional theory
dc.subjectNon-equilibrium green functions
dc.subject.areadeconcentracaoTELECOMUNICAÇÕES
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::TELECOMUNICACOES
dc.subject.linhadepesquisaELETROMAGNETISMO APLICADO
dc.titleInvestigação sistemática de um alótropo de grafeno em forma de nanofita metálica quadrilátera para aplicação em nanoeletrônica
dc.typeTesept_BR

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