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http://hdl.handle.net/1843/61340
Tipo: | Tese |
Título: | Charge and spin dynamics in two-dimensional semiconductors |
Título(s) alternativo(s): | Dinâmica de cargas e spins em semicondutores bidimensionais |
Autor(es): | Rafael Ricardo Rojas López |
Primeiro Orientador: | Paulo Sérgio Soares Guimarães |
Primeiro Coorientador: | Marcos Henrique Diniz Guimarães |
metadata.dc.contributor.advisor-co2: | Caspar H. van der Wal |
Primeiro membro da banca : | Leandro Malard Moreira |
Segundo membro da banca: | Simone Silva Alexandre |
Terceiro membro da banca: | Jianting Ye |
Quarto membro da banca: | Jagoda Slawinska |
Quinto membro da banca: | Gerard Roelfes |
Resumo: | Os materiais em camadas bidimensionais (2D) abriram uma das áreas mais promissoras da física do estado sólido, pois fornecem uma ampla gama de fenômenos físicos em nanoescala, adequados para física aplicada e fundamental. Os dicalcogenetos de metais de transição semicondutores (TMDs, na sigla em inglês) estão entre os materiais em camadas mais estudados devido ao seu caráter bandgap direto com propriedades excitônicas robustas. Além disso, seu forte acoplamento spin-órbita fornece a esses materiais uma rica física relacionada ao spin que pode ser explorada em campos como a opto-spintrônica. Nesta tese, estudamos opticamente a dinâmica de carga e spin de TMDs semicondutoras quando em contato com substratos de arsenieto de gálio (GaAs) e ao aplicar um campo magnético externo. Nós encontramos que quando os TMDs semiconducting são colocados em GaAs há uma transferência da carga entre eles. Isso pode resultar na dissociação ou transferência completa dos excitons de um material para o outro, que pode ser controlada escolhendo a dopagem do substrato, ou usando diferentes TMDs como MoS2 ou WSe2. Além disso, estudamos a dinâmica de spin de uma monocamada de MoSe2 sob um campo magnético externo perpendicular ao plano da amostra. Observamos que o campo magnético pode efetivamente controlar a dinâmica de spin na monocamada, de acordo com uma rápida transferência de buracos entre os estados do vale presentes neste material. Portanto, nossos resultados fornecem referências iniciais sobre a dinâmica de carga e spin em semicondutores 2D, dependendo do substrato e dos campos magnéticos aplicados, o que pode permitir sua aplicação em novos dispositivos. |
Abstract: | Two-dimensional (2D) layered materials have opened one of the most promising areas in solid-state physics, as they provide a broad range of physical phenomena in the nanoscale, suitable for applied and fundamental physics. Semiconducting transition metal dichalcogenides (TMDs) are among the most studied layered materials due to their direct bandgap character with robust excitonic properties. Moreover, their strong spin-orbit coupling provides these materials with rich spin-related physics that can be explored in fields like opto-spintronics. In this thesis, we optically study the charge and spin dynamics of semiconducting TMDs when in contact with gallium arsenide (GaAs) substrates and when applying an external magnetic field. We found that when semiconducting TMDs are placed on GaAs there is a charge transfer between them. This can result in the dissociation or full transfer of the excitons from one material to the other, which can be controlled by choosing the doping of the substrate, or by using different TMDs such as MoS2 or WSe2. Furthermore, we study the spin dynamics of monolayer MoSe2 under an external magnetic field perpendicular to the sample plane. We observe that the magnetic field can effectively control the spin dynamics in the monolayer, in agreement with a fast hole transfer between the valley states present in this material. Therefore, our results provide initial benchmarks on the charge and spin dynamics in 2D semiconductors, depending on their substrate and applied magnetic fields, which can enable their application in novel devices. |
Assunto: | Semicondutores Propriedades ópticas Heteroestrutura |
Idioma: | eng |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal de Minas Gerais |
Sigla da Instituição: | UFMG |
Departamento: | ICX - DEPARTAMENTO DE FÍSICA |
Curso: | Programa de Pós-Graduação em Física |
Tipo de Acesso: | Acesso Restrito |
metadata.dc.rights.uri: | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/pt/ |
URI: | http://hdl.handle.net/1843/61340 |
Data do documento: | 3-Out-2023 |
Término do Embargo: | 3-Out-2025 |
Aparece nas coleções: | Teses de Doutorado |
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