Propriedades estruturais e eletrônicas de bicamadas de grafeno epitaxial e nanoestruturas do isolante topológico Bi2Se3

dc.creatorIgor de Souza Lana Antoniazzi
dc.date.accessioned2021-02-17T12:47:05Z
dc.date.accessioned2025-09-09T01:21:23Z
dc.date.available2021-02-17T12:47:05Z
dc.date.issued2020-12-18
dc.description.abstractLow dimensional materials, such as graphene, are highly susceptible to the substrate (interface) where they are supported. In this work, we investigate the properties of epitaxial graphene bilayers on oxidized silicon carbide (SiC). Graphene bilayers are obtained by O-intercalation between the epitaxial monolayer graphene and SiC. O-intercalation decouples the epitaxial graphene from the substrate by converting the buffer layer into a graphene layer and, simultaneously, oxidizes the SiC surface. After intercalation, the strain of epitaxial graphene is released and a high-quality AB-stacking bilayer graphene is formed. However, the oxidized interface degrades the electronic mobility of the bilayer graphene. In this work, several techniques were used to better understand the structure formed by O-intercalation and the origin of the low mobility observed in this type of material. The results show that at the interface there is a SiO2 rich layer and between it and SiC there is a transition layer formed by silicon oxycarbides (SiOxCy). Tunneling scanning spectroscopy (STS) measurements revealed that over the entire sample there is an intense density of states just around the Fermi level, which is responsible for suppressing the mobility of the charge carriers. According to theoretical calculations, these states are related to the formations of SiOxCy, present in the interface. Additionally, we propose a relatively simple and low-cost way for the production of heterostructures between topological insulators and graphene samples. We analyze the growth efficiency of Bi2Se3 topological insulators nanostructures on substrates of silicon oxide (SiO2/Si) and highly ordered pyrolytic graphite (HOPG). Preliminary results show the formation of reproducible triangular nanostructures on either substrate. The study of nanostructures through STS revealed that they present a low doping of charge carriers, which is related to the low density of Se vacancy, thus confirming the high quality of the structures.
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
dc.description.sponsorshipFAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
dc.description.sponsorshipINCT – Instituto nacional de ciência e tecnologia (Antigo Instituto do Milênio)
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/34999
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso Aberto
dc.subjectGrafeno
dc.subjectGrafeno epitaxial
dc.subjectNanotecnologia
dc.subject.otherGrafeno epitaxial
dc.subject.other4H-SiC(0001)
dc.subject.otherBicamada de grafeno
dc.subject.otherIntercalação
dc.subject.otherSiC oxidado
dc.subject.otherDOS
dc.subject.otherSTM
dc.subject.otherSTS
dc.subject.otherTI
dc.subject.otherBi2Se3
dc.titlePropriedades estruturais e eletrônicas de bicamadas de grafeno epitaxial e nanoestruturas do isolante topológico Bi2Se3
dc.title.alternativeStructural and electronic properties of epitaxial bilayers graphene and nanostructures of topological isolator Bi2Se3
dc.typeTese de doutorado
local.contributor.advisor-co1Rogério Magalhães Paniago
local.contributor.advisor1Myriano Henriques de Oliveira Junior
local.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0509626714446949
local.contributor.referee1Ângelo Malachias de Souza
local.contributor.referee1Walber Hugo de Brito
local.contributor.referee1Abner de Siervo
local.contributor.referee1Fernando Lázaro Freire Junior
local.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/6619893703865540
local.description.resumoMateriais de baixa dimensionalidade, como o grafeno, são altamente suscetíveis ao substrato (interface) onde estão apoiados. Neste trabalho, realizamos o estudo de amostras de bicamadas de grafeno epitaxial sobre carbeto de silício (SiC) oxidado. As bicamadas de grafeno são obtidas intercalando O entre a monocamada de grafeno epitaxial e o SiC. A intercalação por O desacopla o grafeno epitaxial do substrato, através da conversão da buffer layer em uma camada de grafeno, e simultaneamente oxida a superfície do SiC. Após a intercalação, o strain, característico do grafeno epitaxial, não é mais observado e uma bicamada de grafeno Bernal (AB) de alta qualidade é formada. Entretanto, a interface oxidada degrada a mobilidade eletrônica da bicamada de grafeno. Neste trabalho várias técnicas foram empregadas para entender melhor como é a estrutura formada pela intercalação por O e a origem da baixa mobilidade observada neste tipo de amostra. Os resultados apontam que na interface existe uma camada rica em SiO2 e entre ela e o SiC está presente uma camada de transição formada por oxicarbetos de silício (SiOxCy). Medidas de espectroscopia de varredura por tunelamento (STS) revelaram que através de toda a amostra existe uma intensa densidade de estados próximo ao nível de Fermi, que é responsável por suprimir a mobilidade dos portadores de carga. De acordo com cálculos teóricos, esses estados estão relacionados às formações SiOxCy, presentes na interface. Em uma segunda etapa, propomos uma maneira relativamente simples e de baixo custo para a produção de heteroestruturas entre isolantes topológicos e amostras de grafeno. Nesta analisamos a eficiência do crescimento de nano-estruturas de isolantes topológicos de Bi2Se3 sobre substratos de óxido de silício (SiO2/Si) e grafite pirolítico altamente ordenado (HOPG). Os resultados preliminares mostram a formação de nano-estruturas triangulares reprodutíveis em ambos substratos. O estudo das nano-estruturas através de STS revelou que essas apresentam uma baixa dopagem de portadores de carga, o que está relacionado ao baixo índice de vacâncias de Se, que indica uma alta qualidade das nano-estruturas.
local.identifier.orcidhttps://orcid.org/0000-0002-0803-6011
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentICX - DEPARTAMENTO DE FÍSICA
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Física

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