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

• Processo: 16/02065-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de junho de 2016
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2016
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Victor Lopez Richard
• Beneficiário: Diana Mercedes Meneses Gustin
• Supervisor: Sergio Eduardo Ulloa
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Ohio University, Estados Unidos
• Vinculado à bolsa: 13/24253-5 - Propriedades eletrônicas e ópticas de nano-estruturas quase-bidimensionais e sistemas esfoliáveis, BP.DR
• Assunto(s): Materiais nanoestruturados Filmes finos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: dichalcogenides | electron scattering | photo-gating | Transport | Nanoestruturas

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)

Publicações científicas

(4)

(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)

MENESES-GUSTIN, D.; ULLOA, S. E.; LOPEZ-RICHARD, V. Electron scattering in two-dimensional semiconductors: Contrasting massive Dirac and Schrodinger behavior. Physical Review B, v. 98, n. 12, SEP 6 2018. (14/02112-3, 13/24253-5, 16/02065-0)

MENESES-GUSTIN, D.; CABRAL, LUIS; LIMA, MATHEUS P.; DA SILVA, JUAREZ L. F.; MARGAPOTI, EMANUELA; ULLOA, SERGIO E.; MARQUES, GILMAR E.; LOPEZ-RICHARD, VICTOR. Photomodulation of transport in monolayer dichalcogenides. PHYSICAL REVIEW B, v. 98, n. 24, p. 5-pg., 2018-12-03. (14/02112-3, 15/16175-0, 14/19142-2, 16/02065-0)

MENESES-GUSTIN, D.; ULLOA, S. E.; LOPEZ-RICHARD, V. Electron scattering in two-dimensional semiconductors: Contrasting massive Dirac and Schrodinger behavior. PHYSICAL REVIEW B, v. 98, n. 12, p. 7-pg., 2018-09-06. (14/02112-3, 13/24253-5, 16/02065-0)

MENESES-GUSTIN, D.; CABRAL, LUIS; LIMA, MATHEUS P.; DA SILVA, JUAREZ L. F.; MARGAPOTI, EMANUELA; ULLOA, SERGIO E.; MARQUES, GILMAR E.; LOPEZ-RICHARD, VICTOR. Photomodulation of transport in monolayer dichalcogenides. Physical Review B, v. 98, n. 24, DEC 3 2018. (16/02065-0, 14/19142-2, 14/02112-3, 15/16175-0)