Efeitos de temperatura nas propriedades ópticas de semicondutores: simulações ab-initio

• Processo: 15/14899-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de novembro de 2015
• Data de Término da vigência: 31 de outubro de 2016
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Alexandre Reily Rocha
• Beneficiário: César Enrique Pérez Villegas
• Supervisor: Andrea Marini
• Instituição Sede: Instituto de Física Teórica (IFT). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de São Paulo. São Paulo , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Itália
• Vinculado à bolsa: 12/24227-1 - Estudo das propriedades óticas e de transferência de carga em células fotovoltaicas orgânicas: simulações ab-initio, BP.PD
• Assunto(s): Efeitos da temperatura Propriedades ópticas Células solares
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Excitonic solar cells | Heterojunctions | Optical properties | Optoelectronics

Resumo

Os efeitos de temperatura têm um papel importante no desempenho de dispositivos optoeletrônicos, já que estes induzem mudanças significativas nas propriedades eletrônicas e ópticas de diversos materiais. Embora haja um significativo entendimento destes fenômenos em semicondutores convencionais tais como silício e ligas III-V, os efeitos da interação elétron-fônon nos estados fotoexcitados de novos materiais 2D tais como "Black phosphorus" (BP) e seus alótropos ainda estão em fase inicial. Assim, estudos teóricos associados ao acoplamento elétron-fônon são de grande importância para elucidar o seu papel nas propriedades ópticas, e conseguintemente, ajudar no desenho de possíveis dispositivos optoeletrônicos baseados nestes materiais. Nesse sentido, este projeto usará simulações ab-initio baseadas na teoria da aproximação de muitos corpos (aproximação GW) que inclui a dependência explícita da temperatura através de um termo de auto energia que toma conta da interação elétron-fônon. Portanto, estudaremos os efeitos do acoplamento elétron-fônon nas propriedades ópticas de w-GaN bem como em materiais esfoliáveis tais como BP e os seus alótropos. O estudo do w-GaN nos permitirá validar a metodologia com medidas experimentais disponíveis. Para o caso do BP, focaremos na resposta óptica para diferentes incidências da luz polarizada e diferente número de camadas devido a que a anistropica estrutural do BP induz interessantes fenômenos ópticos. Ainda, baseados na regra de ouro de Fermi, exploraremos os efeitos de temperatura sobre o tempo de vida dos excitons, a sua distribuição espacial, intensidade do oscilador de força e transições ópticas, todos eles processos cruciais para determinar o desempenho de dispositivos optoeletrônicos. Por último, proporemos um protótipo de célula solar baseado em heteroestruturas de BP e estudaremos seu desempenho como função da temperatura. (AU)

Publicações científicas

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(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

VILLEGAS, CESAR E. P.; ROCHA, A. R.; MARINI, ANDREA. Electron-phonon scattering effects on electronic and optical properties of orthorhombic GeS. PHYSICAL REVIEW B, v. 94, n. 13, p. 8-pg., 2016-10-19. (11/11973-4, 12/24227-1, 15/14899-0)

VILLEGAS, CESAR E. P.; ROCHA, A. R.; MARINI, ANDREA. Electron-phonon scattering effects on electronic and optical properties of orthorhombic GeS. Physical Review B, v. 94, n. 13, OCT 19 2016. (12/24227-1, 15/14899-0, 11/11973-4)

VILLEGAS, CESAR E. P.; ROCHA, A. R.; MARINI, ANDREA. Anomalous Temperature Dependence of the Band Gap in Black Phosphorus. Nano Letters, v. 16, n. 8, p. 5095-5101, AUG 2016. (12/24227-1, 15/14899-0, 11/11973-4)

VILLEGAS, CESAR E. P.; RODIN, A. S.; CARVALHO, ALEXANDRA; ROCHA, A. R.. Two-dimensional exciton properties in monolayer semiconducting phosphorus allotropes. Physical Chemistry Chemical Physics, v. 18, n. 40, p. 27829-27836, OCT 28 2016. (12/24227-1, 15/14899-0, 11/11973-4)