Propriedades elétricas e térmicas em materiais bidimensionais

• Autor(a) principal: Sá, Louis Gustavo da Costa Sobral e
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFPB
• Texto Completo: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/27253
• topic: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA; Física - Grafeno; Siliceno; Condutância elétrica; Condutividade térmica; Physics - Graphene; Silicene; Electrical conductance; Thermal conductivity

Com a síntese do grafeno em laboratório e os avanços nas pesquisas em novos materiais bidimensionais o controle da condução elétrica e térmica são essenciais para o desenvolvimento de novas tecnologias. Assim, investigamos as propriedades elétricas como a condutância e os efeitos da interação spin órbita em isolantes topológicos e os efeitos da presença de defeitos, como os grãos que são produzidos nos crescimentos de amostras policristalinas, sobre a condutividade térmica que são de cruciais importância na construção e aprimoramento de novos dispositivos. Com esse intuito a presente tese foi dividida em duas partes. Na primeira, investigamos o transporte elétrico em nanofitas quasi-unidimensionais de grafeno que possuí uma rede cristalina descrita por duas redes triangulares sobrepostas, e por isso ela tem o que chamamos de simetria de sub-rede que está relacionado ao sinal da quiralidade que é estudada nos ensembles da teoria das matrizes aleatórias. Para isso utilizamos o método da ligação forte para analisar o grafeno a partir de três modelos de hamiltonianos e medir a condutância elétrica em diferentes cenários, como em função da energia, da força de desordem e do fluxo magnético. Consequentemente, foi possível demonstrar que todos os modelos apresentam o sinal da quiralidade o qual é um resultado de grande importância no estudo de sistemas fortemente correlacionados. Além do mais, através do princípio de máxima entropia medimos o comprimento de correlação via densidade de picos, ou seja, apenas contamos o número de máximos da condutância em um determinado intervalo de fluxo magnético, confirmando que tal quantidade relevante na área experimental pode ser determinada por meio de uma única realização. Na segunda parte da tese, exploramos as propriedades térmica do siliceno sem defeitos e policristalino. Os sistemas foram modelos usando dinâmica molecular e dinâmica de rede para computar a condutividade térmica, a densidade de estados dos fônons e a relação de dispersão dos fônons. Os resultados preveem que a condutividade térmica intrínseca de 9,47 W/mK e um livre caminho médio efetivo de 11,54 nm para o siliceno sem defeitos, porém, como esperado, nas amostras policristalinas os valores das condutividades térmicas diminuem à medida que os tamanhos efetivos dos grãos diminuem ou com o aumento da temperatura. E a densidade de estados dos fônons mostrou que os portadores de calor de baixas frequências são os responsáveis pela alteração da condutividade térmica. Em adicional, na tese encontra-se a fundamentação teóricas de todas as técnicas utilizadas, bem como todos os detalhes para realizar as simulações.