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Mario Sergio de Carvalho MazzoniVagner Eustaquio de CarvalhoLucas Alvares da Silva MolGuilherme Almeida Silva Ribeiro2019-08-14T17:14:00Z2019-08-14T17:14:00Z2013-11-12http://hdl.handle.net/1843/BUBD-9FTHU5O entendimento das propriedades físicas de isolantes topológicos tem sido um campo muito ativo nos últimos anos. Esses materiais são fortes candidatos para aplicações em spintrônica, graças a suas propriedades eletrônicas não usuais. Neste texto, apresentamos uma breve introdução à teoria que permeia esses materiais, e um estudo por primeiros princípios das propriedades eletrônicas e estruturais dos compostos Bi2Te3 e Bi2Se3. Primeiramente, discutimos o efeito spin-Hall quântico e um modelo efetivo para descrever os isolantes topológicos 2D e 3D. Em seguida, apresentamos a metodologia da teoria do funcional da densidade empregada em nossos cálculos, e discutimos dois problemas distintos. No primeiro, trabalhamos em colaboração com o grupo do Prof. Rogério Paniago (Física, UFMG) para caracterizar a terminação de superfície do isolante topológico Bi2Te3 quando tratada termicamente após clivagem. Nossos resultados sugerem o aparecimento de uma bicamada de bismuto sobre a superfície do material. Em um segundo trabalho, feito em colaboração com o grupo de física de superfícies da UFMG, estudamos as propriedades estruturais do isolante topológico Bi2Se3. Mostramos que não há uma relaxação estrutural significativa entre camadas superficiais que interagem por forças de van der Waals, e que, portanto, tal fato não deve ser responsável por estados eletrônicos adicionais que foram observados nesses compostos após a clivagem de suas superfícies.The understanding of the physical properties of topological insulators has been a very active field in the past few years. These materials are strong candidates for spintronics applications due to their unusual electronic properties. In this text, we present a brief introduction to the theory concerning these materials, and an abinitio study of the electronic and structural properties of the compounds Bi2Te3 and Bi2Se3. First, we discuss the quantum spin-Hall effct and an effective model to describe the 2D and 3D topological insulators. After that, we present the methodology of the density functional theory, which was employed in our calculations, and we discuss two distinct problems. In the first one, we worked with the experimental group of Prof. Rogério Paniago (Physics department, UFMG) in order to investigate the surface termination of the topological insulator Bi2Te3 after cleavage, and after a thermal treatment. Our results suggest that a bismuth bilayer appears on the top of the surface. In the second work, carried out in collaboration with the surface physics group from UFMG, we studied the structural properties of the topological insulator Bi2Se3. We show that there is not a significant structural reconstruction between superficial layers, which interact by van der Waals forces, and, therefore, this fact should not be responsible for the presence of additional electronic states which are observed in these compounds after cleavage.Universidade Federal de Minas GeraisUFMGEstrutura eletronicaHall, Efeito quantico deFísicaFísicaEstudo por primeiros princípios das propriedades estruturais e eletrônicas dos compostos Bi2Te3 e Bi2Se3info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGORIGINALdisserta__o_guilherme_ribeiro_final.pdfapplication/pdf4995233https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/BUBD-9FTHU5/1/disserta__o_guilherme_ribeiro_final.pdf14a9b1946976c3e79089be96c0c3a22bMD51TEXTdisserta__o_guilherme_ribeiro_final.pdf.txtdisserta__o_guilherme_ribeiro_final.pdf.txtExtracted texttext/plain97685https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/BUBD-9FTHU5/2/disserta__o_guilherme_ribeiro_final.pdf.txtecc580c032f5cb354530f3e7607a5ac7MD521843/BUBD-9FTHU52019-11-14 14:04:36.097oai:repositorio.ufmg.br:1843/BUBD-9FTHU5Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oaiopendoar:2019-11-14T17:04:36Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false
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