Transporte de portadores em filmes finos exfoliados de di-calcogenetos ativados por luz

Resumo

Cristais finos de di-calcogenetos de metais de transição aparecem como alicerces para dispositivos eletro-ópticos finos. Sua estrutura eletrônica pode ser modificada localmente ao aplicar tensões localizadas ou potencias eletrostáticos locais (gates) para induzir o aparecimento de barreiras ou poços para o confinamento de portadores. Dada a facilidade de manipulação destes sistemas bi-dimensionais, eles podem ser usados como películas comutadoras com vantagens se comparadas a dispositivos semicondutores volumétricos que são rígidos, pesados e que demandam tecnologias caras para o processamento. Eles prometem a realização de uma nova geração de dispositivos de armazenamento 2D, células solares, foto-diodos e diodos emissores de luz. No escopo deste tema foi proposto um problema desafiador: a caraterização de efeitos de transporte em filmes finos de MoS2 conectados opticamente com substratos funcionalizados usando moléculas fotocrômicas. Isto pode ser realizado colocando o cristal exfoliado sobre moléculas fotocrômicas auto organizadas de azo-benzeno, o que permite controlar a topografia do perfil de potencial por meios ópticos. A conexão molecular ótica acontece a partir da isomerização trans a cis das moléculas de azo-benzeno e pode ser reversível sob uma iluminação adequada. Por sua vez, estas moléculas podem ser tratadas quimicamente e dopadas tipo n- ou p. Compreender a natureza dos efeitos que controlam a resposta de transporte destes sistemas 2D e prever a otimização de suas funcionalidades, são tarefas estratégicas desta proposta. Este processo tem envolvido empenhos tanto teóricos como experimentais. A hipótese teórica fundamental assumida ao tratar este problema é que a resposta de transporte está regida pelo espalhamento elástico dos elétrons nas estruturas topográficas induzidas no perfil de potencial 2D controladas pelo substrato e os objetivos desta proposta são: estudar as propriedades que aparecem a partir da interação do MoS2 com os substratos, simular os perfis de potencial para as condições experimentais disponíveis, simular a resposta de corrente sob várias configurações de voltagens, elucidar o papel da interação spin-órbita no possível aparecimento do efeito spin-Hall. Os passos para alcançar os objetivos propostos permitirão: (i) ampliar o conhecimento do aluno sobre os efeitos da física da adsorção molecular; (ii) estender as ferramentas de cálculo de estrutura eletrônica para adaptá-las aos problemas indicados; (iii) contribuir à compreensão da modulação do detectado experimentalmente nas amostras em colaboração com parceiros experimentais; (iv) procurar, sempre que possível, a correlação entre teoria e experimento, indicando potenciais problemas de interesse comum, propondo configurações experimentais e sistemas onde novos efeitos podem ser revelados assim como as condições para garantir sua observação: dependência dos substratos e controle de parâmetros geométricos dos perfis de potencial. (AU)