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Tipo: Dissertação de Mestrado
Título: Propriedades ópticas não-lineares de terceira ordem em materiais bidimensionais
Autor(es): Lucas Lafetá Prates da Fonseca
primer Tutor: Leandro Malard Moreira
primer Co-tutor: Ado Jorio de Vasconcelos
primer miembro del tribunal : Cristiano Fantini Leite
Segundo miembro del tribunal: Sebastiao Jose Nascimento de Padua
Resumen: $a Esta dissertação trata do estudo dos efeitos ópticos não lineares de terceira ordem, mais especificamente o comportamento da mistura de quatro ondas (do inglês , FWM), em materiais bidimensionais, neste caso o grafeno e o nitreto de boro hexagonal (h-BN), além de uma heteroestrutura, formada pelo deposito de uma camada de grafeno sobre poucas camadas de h-BN. Estudamos o comportamento do FWM ao variarmos a frequência do laser de bombeamento próximo da condição de ressonância com os fônons. Nesse caso o FWM é chamado de espectroscopia Raman anti-Stokes coerente (do inglês, CARS). Para o caso do h-BN houve um incremento de sinal do FWM próximo à ressonância do fônon. Porém, no caso do grafeno, ocorre um resultado não usual, o decréscimo acentuado do sinal na ressonância e na heteroestrutura há uma predominância do mesmo resultado do grafeno. Tal resultado pôde ser explicado ao analisar a estrutura eletrônica destes materiais. O h-BN é um isolante e as energias dos lasers usados têm baixa probabilidade de gerar transições eletrônicas reais neste material, portanto as transições de fônon predominam no efeito CARS desse material. Porém, no caso do grafeno, por ser um material de gap nulo, qualquer laser é capaz de efetuar transições eletrônicas, o que faz com que estas venham a competir com as transições dos fônons. A predominância do efeito na heteroestrutura se deve pelo fato da suceptibilidade de terceira ordem do grafeno ser maior que a do h-BN. Utilizamos então o modelo de Fano, que leva em conta as possíveis transições entre um contínuo de níveis eletrônicos e níveis discretos dos fônons para explicar nossos dados experimentais.
Abstract: $a This dissertation deals with the study of third-order nonlinear optical effects, specifically the behavior of Four Wave Mixing (FWM), in two-dimensional materials; in this case graphene, hexagonal boron nitride (h-BN) and one heterostructure comprised by graphene on top of few layer h-BN. We have studied the behaviour of FWM intensity as a function of pumping laser energy close to the resonance with phonons in the materials. For h-BN, we have observed an increase in the FWM close to the phonon energy. However, for graphene the FWM is decreased at the phonon energy and for the heterostructure the optical response is dominated by the graphene. This unexpected result was explained by analyzing the electronic structure of both materials. Boron nitride is an insulator, therefore all the electronic transitions involved are virtual, and only the phonon transition is real. On the other hand, graphene is a zero gap semiconductor, and all the electronic transitions are real. We show that for the heterostructure, the graphene response is larger because the third order susceptibility in graphene is greater than h-BN. Finally, we have used the Fano model in order to describe our results as being due the interference between transitions with electronic continuum and discrete phonon states in these materials.
Asunto: Ótica
Raman, Espectroscopia de
Materiais bidimensionais
Idioma: Português
Editor: Universidade Federal de Minas Gerais
Sigla da Institución: UFMG
Tipo de acceso: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/SMRA-BBQK82
Fecha del documento: 7-dic-2017
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