Transporte elétrico em nanoestruturas de grafeno: influência da funcionalização, da geometria e da dopagem do substrato

• Autor(a) principal: Juliana Caldeira Brant
• Data de Publicação: 2011
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-8NAJCA
• topic: Física; Transporte elétrico; Nanoestruturas com propriedade de condução; Nanofitas de grafeno; Nanoestruturas de grafeno; Física

Neste trabalho, nós fabricamos e investigamos as propriedades de transporte elétrico de dispositivos de nanofitas, pontos quânticos e fitas de grafeno. Estudamos o efeito de se dopar as bordas de nanoestruturas de grafeno, como nanofitas e pontos quânticos, por meio da funcionalização dessas regiões com moléculas específicas. O efeito da dopagem é medido pela variação na tensão de gate correspondente ao ponto de neutralidade de carga da nanoestrutura de grafeno antes e depois da dopagem. Para isso fabricamos dezenas de nanofitas de grafeno com diferentes larguras e comprimentos e medimos a condutividade elétrica em função da tensão de gate aplicada. Estudamos os mecanismos de transporte em nanofitas de grafeno produzidas por litografia de feixe de elétrons. Essas nanofitas têm bordas desordenadas e, em baixa temperatura, apresentam uma região de condutância bastante suprimida em suas curvas G(Vg), que pode ser associada a um gap de transporte. Na região do gap o transporte nas nanofitas se dá através de hopping por estados localizados. Este transporte é termicamente ativado e se caracteriza por hopping de alcance variável em baixa temperatura e hopping simples entre primeiro vizinhos em temperaturas mais elevadas. Fabricamos e analisamos o transporte elétrico em dispositivos de grafeno fabricados sobre substratos de silício pouco dopado. A resistência elétrica em função da tensão de gate, medidas em baixa temperatura (77K), apresenta grande variação em relação ao que se espera de dispositivos fabricados em substratos altamente dopados. Mostramos que essas variações podem ser explicadas pela distribuição de cargas no substrato. De acordo com a voltagem aplicada ao gate e com as condições de iluminação do dispositivo, as cargas do substrato passam pelos regimes de acumulação, depleção ou inversão e isso afeta enormemente a variação da resistência elétrica do grafeno com a tensão de gate. Observamos que o processo de ruptura por avalanche no substrato de silício também pode ocorrer nesses dispositivos e é identificado pelas mudanças produzidas na resistência do grafeno Demonstramos que uma chave ótica pode ser fabricada com grafeno por meio do controle das variações de resistência causadas pela iluminação e pela tensão aplicada ao gate.