Propagação de pacote de onda gaussiano em monocamada e bicamada de grafeno

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Lavor, Ícaro Rodrigues
Data de Publicação: 2016
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)
Texto Completo: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/20079
Resumo: In the last few decades, the dynamics of wave packets has been subject of many theoretical and experimental studies in various types of systems such as semiconductors, superconductors, crystalline solids and cold atoms. With the discovery of graphene, now comes a new system for the scientific community to investigate the temporal evolution of wave packets and possibly observe the zitterbewegung phenomenon (ZBW), a trembling motion theoretically predicted by Schrödinger for wave packets describing particles that obey the Dirac equation, as is the case of low energy electrons in this material. In this work, we present an analytical detailed description of the dynamics of charged particles described by a Gaussian wave packet in monolayer and bilayer graphene. First, we have obtained an approximate 2 × 2 Hamiltonian for a monolayer of graphene, generalizing it then for the case of n-ABC stacking layers. From this Hamiltonian, we find the wave functions for the sub-lattices A and B that compose graphene’s honeycomb lattice. Once the wave functions are known, we determine the electron probability density and the average value of the center of mass coordinates in order to verify the behavior and spreading of the wave packet in real space, as well as variations due to ZBW phenomenon. We analyzed different cases of initial pseudo spin-polarization, related to different amplitudes of the probability density in sub-lattices A and B. Finally, we compare the results obtained analytically with those from a computational tight-binding method, observing a perfect agreement between the results for the monolayer case.
id UFC-7_ee0a2b808b2ddf1ac53194f2fa921c30
oai_identifier_str oai:repositorio.ufc.br:riufc/20079
network_acronym_str UFC-7
network_name_str Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)
repository_id_str
spelling Propagação de pacote de onda gaussiano em monocamada e bicamada de grafenoGrafenoPacote de ondasFísica da matéria condensadaIn the last few decades, the dynamics of wave packets has been subject of many theoretical and experimental studies in various types of systems such as semiconductors, superconductors, crystalline solids and cold atoms. With the discovery of graphene, now comes a new system for the scientific community to investigate the temporal evolution of wave packets and possibly observe the zitterbewegung phenomenon (ZBW), a trembling motion theoretically predicted by Schrödinger for wave packets describing particles that obey the Dirac equation, as is the case of low energy electrons in this material. In this work, we present an analytical detailed description of the dynamics of charged particles described by a Gaussian wave packet in monolayer and bilayer graphene. First, we have obtained an approximate 2 × 2 Hamiltonian for a monolayer of graphene, generalizing it then for the case of n-ABC stacking layers. From this Hamiltonian, we find the wave functions for the sub-lattices A and B that compose graphene’s honeycomb lattice. Once the wave functions are known, we determine the electron probability density and the average value of the center of mass coordinates in order to verify the behavior and spreading of the wave packet in real space, as well as variations due to ZBW phenomenon. We analyzed different cases of initial pseudo spin-polarization, related to different amplitudes of the probability density in sub-lattices A and B. Finally, we compare the results obtained analytically with those from a computational tight-binding method, observing a perfect agreement between the results for the monolayer case.Nas últimas décadas, a dinâmica de pacotes de ondas tem sido objeto de vários estudos teóricos e experimentais em diversos tipos de sistemas, tais como semicondutores, supercondutores, sólidos cristalinos e átomos frios. Com a descoberta do grafeno, surge agora um novo sistema para a comunidade científica investigar a evolução temporal de pacotes de onda e a possibilidade de observar-se o fenômeno zitterbewegung (ZBW), um movimento trêmulo previsto teoricamente por Schrödinger para pacotes de onda descrevendo partículas que obedecem à equação de Dirac, como é o caso de elétrons de baixa energia neste material. Neste trabalho, apresentamos uma descrição detalhada da dinâmica de partículas carregadas descritas por um pacote de onda Gaussiano em monocamada e bicamada de grafeno de forma analitica. Primeiramente, obtivemos analiticamente um Hamiltoniano aproximado 2x2 para uma monocamada de grafeno, generalizando-o, em seguida, para o caso de n-camadas com empilhamento ABC. A partir deste Hamiltoniano, encontramos as funções de onda para as sub-redes A e B. Uma vez conhecidas as funções de onda, determinamos a densidade de probabilidade eletrônica e o valor médio das coordenadas do centro de massa com o objetivo de verificar o comportamento da propagação do pacote de onda, bem como as oscilações devido ao fenômeno ZBW. Foram analisados diferentes casos de polarização inicial de pseudo-spin, relacionados a diferentes amplitudes de probabilidade das funções de onda das sub-redes A e B que compõem as camadas do grafeno. Por fim, comparamos os resultados obtidos analiticamente com um método computacional tight-binding, encontrando um casamento perfeito entre os resultados para o caso da monocamada.Andrey, ChavesCosta, Diego Rabelo daLavor, Ícaro Rodrigues2016-10-10T20:41:56Z2016-10-10T20:41:56Z2016info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfLAVOR, I. R. Propagação de pacote de onda gaussiano em monocamada e bicamada de grafeno. 2016. 145 f. Dissertação (Mestrado em Física) – Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016.http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/20079porreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)instname:Universidade Federal do Ceará (UFC)instacron:UFCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2018-12-13T19:17:23Zoai:repositorio.ufc.br:riufc/20079Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufc.br/ri-oai/requestbu@ufc.br || repositorio@ufc.bropendoar:2024-09-11T18:19:53.993356Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)false
dc.title.none.fl_str_mv Propagação de pacote de onda gaussiano em monocamada e bicamada de grafeno
title Propagação de pacote de onda gaussiano em monocamada e bicamada de grafeno
spellingShingle Propagação de pacote de onda gaussiano em monocamada e bicamada de grafeno
Lavor, Ícaro Rodrigues
Grafeno
Pacote de ondas
Física da matéria condensada
title_short Propagação de pacote de onda gaussiano em monocamada e bicamada de grafeno
title_full Propagação de pacote de onda gaussiano em monocamada e bicamada de grafeno
title_fullStr Propagação de pacote de onda gaussiano em monocamada e bicamada de grafeno
title_full_unstemmed Propagação de pacote de onda gaussiano em monocamada e bicamada de grafeno
title_sort Propagação de pacote de onda gaussiano em monocamada e bicamada de grafeno
author Lavor, Ícaro Rodrigues
author_facet Lavor, Ícaro Rodrigues
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Andrey, Chaves
Costa, Diego Rabelo da
dc.contributor.author.fl_str_mv Lavor, Ícaro Rodrigues
dc.subject.por.fl_str_mv Grafeno
Pacote de ondas
Física da matéria condensada
topic Grafeno
Pacote de ondas
Física da matéria condensada
description In the last few decades, the dynamics of wave packets has been subject of many theoretical and experimental studies in various types of systems such as semiconductors, superconductors, crystalline solids and cold atoms. With the discovery of graphene, now comes a new system for the scientific community to investigate the temporal evolution of wave packets and possibly observe the zitterbewegung phenomenon (ZBW), a trembling motion theoretically predicted by Schrödinger for wave packets describing particles that obey the Dirac equation, as is the case of low energy electrons in this material. In this work, we present an analytical detailed description of the dynamics of charged particles described by a Gaussian wave packet in monolayer and bilayer graphene. First, we have obtained an approximate 2 × 2 Hamiltonian for a monolayer of graphene, generalizing it then for the case of n-ABC stacking layers. From this Hamiltonian, we find the wave functions for the sub-lattices A and B that compose graphene’s honeycomb lattice. Once the wave functions are known, we determine the electron probability density and the average value of the center of mass coordinates in order to verify the behavior and spreading of the wave packet in real space, as well as variations due to ZBW phenomenon. We analyzed different cases of initial pseudo spin-polarization, related to different amplitudes of the probability density in sub-lattices A and B. Finally, we compare the results obtained analytically with those from a computational tight-binding method, observing a perfect agreement between the results for the monolayer case.
publishDate 2016
dc.date.none.fl_str_mv 2016-10-10T20:41:56Z
2016-10-10T20:41:56Z
2016
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv LAVOR, I. R. Propagação de pacote de onda gaussiano em monocamada e bicamada de grafeno. 2016. 145 f. Dissertação (Mestrado em Física) – Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016.
http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/20079
identifier_str_mv LAVOR, I. R. Propagação de pacote de onda gaussiano em monocamada e bicamada de grafeno. 2016. 145 f. Dissertação (Mestrado em Física) – Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016.
url http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/20079
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)
instname:Universidade Federal do Ceará (UFC)
instacron:UFC
instname_str Universidade Federal do Ceará (UFC)
instacron_str UFC
institution UFC
reponame_str Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)
collection Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)
repository.mail.fl_str_mv bu@ufc.br || repositorio@ufc.br
_version_ 1813028758022520832