Transition-metal monochalcogenide nanowires: electron states and modulation of electronic properties
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
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Tipo
Tese de doutorado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Ângelo Malachias de Souza
Von Braun Nascimento
Andre Alves Lino
Ronaldo Junio Campos Batista
Von Braun Nascimento
Andre Alves Lino
Ronaldo Junio Campos Batista
Resumo
This work addresses the electronic properties of transition metal monochalcogenide nanowires, such as MoTe, WTe, MoSe, and MoS. These structures were recently synthesized in experiments that demonstrated that they can be arranged as two-dimensional, three-dimensional structures, or as isolated wires. Studies have demonstrated rich phenomenology associated with their properties. In this thesis, we investigate the problem from the perspective of first-principles theoretical methods based on the formalism of Density Functional Theory. First, we demonstrate the versatility of these wires, which can be metals or semiconductors with varying energy band gaps, can be manipulated to behave as quantum dots, can undergo deformation-induced metal-semiconductor transitions, and can behave differently depending on the substrate. In a second topic, we show how the wires can organize themselves into specific networks, forming, for example, a Kagome or hexagonal structure, and how this leads to the idiosyncrasies observed in these networks, such as "flat" bands and Dirac cones.
Abstract
Este trabalho versa sobre as propriedades eletrônicas de nanofios de monocalcogenetos de metais
de transição, como MoTe, WTe, MoSe, MoS. Essas estruturas foram sintetizadas recentementes
em experimentos que mostraram que podem se arranjar como estruturas bidimensionais, tridi-
mensionais ou como fios isolados. Estudos têm mostrado rica fenomenologia associada às suas
propriedades. Nesta tese, investigamos o problema do ponto de vista de métodos teóricos de
primeiros princípios baseados no formalismo da Teoria do Funcional de Densidade. Em um
primeiro momento, mostramos a versatilidade dos fios, que podem ser metais ou semicondutores
de variados gaps de energia, podem ser manipulados para se comportarem como pontos quânticos,
podem sofrer transiçoes metal-semicondutor induzidas por deformações, e podem se comportar
de forma diversa de acordo com o tipo de substrato. Em um segundo tópico, mostramos como os
fios podem se organizar em redes específicas, formando, por exemplo, estrutura tipo Kagomé
ou hexagonal, e como isso leva às idiossincracias observadas nessas redes, como bandas "flat"e
cones de Dirac.
Assunto
Estrutura eletrônica, Nanofios, Teoria do funcional da densidade
Palavras-chave
Electronic structure, Nanowires, TMM, DFT, Kagome, Flat bands