Orientadores: Peter Alexander Bleinroth Schulz, Ana Luiza Cardoso Pereira

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin

Resumo: Neste trabalho analisamos os efeitos das bordas nas propriedades eletrônicas e de transporte em estruturas finitas de grafeno, como nanofitas, pontos quânticos e anéis quânticos de grafeno. Nós focamos essencialmente no acoplamento entre os estados localizados nas bordas externas e estados...

Resumo: Neste trabalho analisamos os efeitos das bordas nas propriedades eletrônicas e de transporte em estruturas finitas de grafeno, como nanofitas, pontos quânticos e anéis quânticos de grafeno. Nós focamos essencialmente no acoplamento entre os estados localizados nas bordas externas e estados localizados nas bordas internas, tais como as bordas internas dos anéis, vacâncias ou defeitos estendidos gerados pelas fronteiras de grão. Os cálculos são abordados no formalismo tight-binding para a rede hexagonal do grafeno. Para calcular as propriedades de transporte utilizamos o formalismo de Landauer-Buttiker e as funções de Green da rede. Para anéis quânticos observamos que a evolução dos estados localizados nas bordas internas, em função do campo magnético é oposta à dos estados localizados nas bordas externas. Tanto para anéis quânticos quanto para nanofitas, quando a magnitude do campo magnético gera um comprimento magnético maior do que a metade da separação entre as bordas internas e externas, os estados se acoplam levando à criação de gaps no espectro de auto-energias e ressonâncias de Fano na condutância. Este cenário é enriquecido pelo fato do grafeno ter duas sub-redes (novo grau de liberdade), identi cando que uma mudança na sub-rede dos átomos mais externos ou mais internos dos braços vizinhos de um anel muda a distribuição de carga e que a sub-rede de uma vacância fortemente modifica a forma de linha da condutância em uma nanofita. O mapeamento da densidade local de estados, diferenciada por sub-rede, nos leva a propor uma possível imagem experimental da força de acoplamento, que caracteriza a forma de linha das ressonâncias Fano. Quando consideramos um defeito estendido na rede do grafeno (defeito linear como os recentemente observados experimentalmente) foi encontrado que ele age como uma borda interna, que adiciona um novo canal para elétrons de baixa energia, e que tem aplicações promissórias como um o metálico quântico. Todos os nossos resultados são robustos quando a desordem nas bordas é incluído

Abstract: This work is concerned with the effects of the edges in the electronic and transport properties of nite structures of graphene, such as quantum dots, quantum rings and graphene nanoribbons. We primarily focus on the coupling between states located at the outer edges and states located at...

Abstract: This work is concerned with the effects of the edges in the electronic and transport properties of nite structures of graphene, such as quantum dots, quantum rings and graphene nanoribbons. We primarily focus on the coupling between states located at the outer edges and states located at the inner edges, as internal edges of rings, vacancies or extended defects generated by the grain boundaries. The calculations are addressed within the tight-binding formalism for the hexagonal lattice. To calculate the transport properties we use the Landauer-Buttiker formalism and the recursive lattice Green's functions. For quantum rings we observed that the evolution of the states located at the inner edges, as a function of magnetic eld is opposite to that of the states located on the outer edges. For quantum rings as well as graphene nanoribbons when the magnitude of the magnetic eld creates a magnetic length larger than a half of the separation between the inner and outer edges, the states are coupled creating gaps in the self-energy spectrum and Fano resonances in the conductance of the graphene nanoribbons. This scenario is enriched when the sublattice is added as a new degree of freedom, identifying that a change in sublattice of the most external or most internal atoms of neighboring arms of a ring changes the charge distribution and the sublattice of a vacancy strongly modify the lineshape of the conductance. Sublattice differentiated Local density of states mapping for different lineshapes leading us to propose a possible experimental imaging of the coupling strength, which characterizes the lineshape of the Fano resonances. When we considered the recently experimentally observed extended defect, we found that it acts as an internal edge, which adds a new channel for low energy electrons, and would have promissory applications as metallic wire. All of our results are robust when edge disorder is included