Interdependência entre estrutura atômica e eletrônica de grafeno multicamada e isolantes topológicos

• Autor(a) principal: Paula Mariel Coelho Neto
• Data de Publicação: 2015
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-9WJKGP
• topic: microscopia de varredura por tunelamento; difração de raio-x; Física; microscopia de varredura por sonda; Microscopia de varredura por tunelamento; Microscopia de varredura por sonda; Difração de raios-x

Neste trabalho, estudamos as propriedades estruturais e eletrônicas de dois materiais que possuem comportamentos bidimensionais interessantes: grafeno epitaxial multicamada e um isolante topológico em específico, o Bi2Te3. A identificação do comportamento bidimensional do grafeno foi realizada por diversas técnicas no decorrer deste trabalho, entre elas, difração de raios-X (do inglês X-ray diffraction, XRD), espectroscopia Raman e absorção de raios-X na borda do carbono (do inglês near edge X-ray absorption fine structure, NEXAFS). Nós estudamos três amostras diferentes crescidas a partir de um substrato de SiC, que foram submetidas a diferentes tempos de crescimento, a fim de estabelecer uma relação entre o tempo de crescimento e o comportamento típico de grafeno (amostra de 60 minutos de crescimento) ou grafite (amostra de 30 minutos) dessas amostras. Comparando os perfis de absorção das amostras, vemos que a amostra de 45 minutos apresenta um perfil intermediário às outras duas estudadas. Ainda observamos e justificamos a existência de um estado de potencial imagem para a amostra de 60 minutos de crescimento. Logo, podemos tratá-lo como um estado referente ao grafeno. O início da pesquisa em torno da segunda amostra por nós estudada se deu com a observação dos diferentes níveis topográficos da amostra de Bi2Te3 com a utilização de microscopia de varredura por tunelamento (do nglês scanning tunneling microscopy, STM). Também foi realizado um estudo teórico para explicar a complexa estrutura eletrônica deste isolante topológico e simular possíveis terminações atômicas estáveis. Esta amostra ainda foi caracterizada através de difração de raios-X no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron. Os dados lá obtidos foram analisados e comparados a um modelo teórico. Através de nossos estudos, pudemos comprovar que uma bicamada de bismuto surge como um segundo estado estável em cima da amostra de cinco monocamadas de Bi2Te3, se comportando como um gás bidimensional clássico de elétrons. O crescimento dessa bicamada é realizado através da submissão da amostra a altas temperaturas mas, uma vez obtido, o estado se torna estável a temperatura ambiente.