Propriedades Eletrônicas e de Transporte em Isolantes Topológicos: Simulações ab-initio

• Processo: 11/14398-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2011
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2015
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Adalberto Fazzio
• Beneficiário: Matheus Paes Lima
• Instituição Sede: Instituto de Física (IF). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 10/16202-3 - Propriedades eletrônicas, magnéticas e de transporte em nanoestruturas, AP.TEM
• Assunto(s): Materiais nanoestruturados Isolantes topológicos Simulação por computador
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Desenvolvimento de Algoritmos | Isolantes Topológicos | Materiais nanoestruturados | Spin-órbita | Simulação Computacional

Resumo

Isolantes topológicos compõem uma nova classe de materiais que tem despertado grande interesse devido à possibilidade de aplicações em computação quântica e "spintrônica". Estes materiais se caracterizam pela presença de estados de superfície protegidos pela simetria de reversão temporal. Porém, existe um "gap" de energia entre os estados de bulk, logo, a condução eletrônica ocorre somente por estados de superfície. Exemplos destes materiais são superfícies de Bi2Se3, Bi2Te3 e Sb2Te3. Diferente do que acontece em outros materiais bidimensionais, espera-se que estes estados de superfície sejam imunes a localização, dopagem e imperfeições geométricas, desde que a simetria de reversão temporal seja mantida. A forte interação de Spin-Órbita existente nesta classe de materiais é responsável por seu comportamento peculiar. Entretanto, para aplicações práticas em dispositivos, os efeitos gerados pela presença de defeitos estruturais e/ou dopantes (magnéticos e não magnéticos) são de suma importância, pois é uma forma de controlar a estrutura eletrônica destes materiais, além de serem intrínsecos ao processo de fabricação. Atualmente, estes efeitos não são completamente entendidos, e, simulações computacionais ab-initio certamente irão contribuir para o desenvolvimento desta área. O objetivo deste projeto é o estudo das propriedades eletrônicas e de transporte de isolantes topológicos com métodos ab-initio baseados na teoria do funcional da densidade (DFT). O trabalho a ser desenvolvido pelo bolsista é dividido em duas etapas: i) Implementação da interação de spin órbita em códigos de cálculos ab-initio; ii) Estudo dos efeitos de dopagem e defeitos estruturais nas propriedades eletrônicas e de transporte de isolantes topológicos.