Estudos de heteroestruturas de grafeno sobre nitreto de boro hexagonal utilizando espectroscopia Raman
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
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Tipo
Dissertação de mestrado
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Primeiro orientador
Membros da banca
Elmo Salomão Alves
Cristiano Fantini Leite
Cristiano Fantini Leite
Resumo
Grafeno é uma estrutura cristalina bidimensional (2D) constituída por átomos de carbono fortemente ligados numa rede hexagonal, sendo a base para todos os outros materiais grafíticos de outras dimensões, como os fulerenos (0D), nanotubos (1D) e quando empilhados pode-se formar o grafite (3D). O nitreto de boro hexagonal (hBN) é um material laminado que apresenta forma semelhante ao grafeno, porém é composto por átomos de nitrogênio e boro, atomicamente plano e com um \textit{gap} de aproximadamente 5.8 eV. Sabe-se que o hBN é um excelente substrato para os materiais bidimensionais, melhorando a mobilidade eletrônica do grafeno e do dissulfeto de molibdênio em uma ordem de grandeza, por exemplo. %Visto que ele é atomicamente plano, o hBN pode ser utilizado como substrato para outros materiais bidimensionais, por exemplo, o grafeno que tem sua mobilidade elevada em até três ordens de grandeza quando transferido sobre o hBN. Por possuir um band gap alto, o que o caracteriza como isolante, o hBN pode ser aplicado para a produção de dispositivos eletrônicos tais como capacitores e transistores.
Neste trabalho, heteroestruturas de grafeno e hBN foram construídas pelo método \textit{pick-up} e transferidas a seco para um substrato isolante (vidro). Em seguida, foram feitos contatos elétricos a fim de controlar a concentração de portadores de carga aplicando uma tensão entre o grafeno e o contato de ouro depositado sobre o hBN. Dessa forma foi possível acessar concentrações de carga superiores a $10^{13}~cm^{-2}$. Procurou-se construir a amostra alinhada a fim de se obter um padrão de Moiré tal que a clonagem dos cones de Dirac ocorresse para um valor energeticamente menor, sendo acessível através da aplicação de tensão. Para verificar a formação da clonagem dos cones de Dirac devido ao padrão de Moiré, utilizou-se a espectroscopia Raman. Observou-se a diminuição da frequência e o aumento da largura da banda G para três valores distintos de tensão aplicada na amostra. Investiga-se o efeito do acoplamento elétron-fônon para explicar tais observações experimentais entre os diferentes pontos de Dirac e os fônons da banda G.
Abstract
Assunto
Espectroscopia de Raman, Grafeno, Nitreto de boro
Palavras-chave
Grafeno, Nitreto de boro hexagonal, Heteroestrutura, Raman, Clonagem do Cone de Dirac, Dopantes, Dispositivos eletrônicos