Propriedades de transporte de um plano de grafeno com átomos adsorvidos

Abstract

Esta tese é dedicada ao estudo teórico das propriedades de transp orte eletrônico do grafeno hosp edando um par de átomos adsorvidos em diferentes geometrias. Na primeira delas, verificamos a densidade lo cal de estados (LDOS) do plano de grafeno hos p edando um par de átomos adsorvidos, distantes entre si, no centro de uma célula hexagonal da rede. Nesta primeira configuração, efeitos de correlação revelaram uma es trutura multiníveis na LDOS e padrõ es de batimentos na densidade de estados (DOS) induzida. Amb os efeitos são anisotrópicos e o correm na vizinhança dos p ontos de Dirac. Em um segundo arranjo, estudamos a formação de estados ligados ao contínuo (BICs) adsorvendo um par de átomos em lados op ostos do plano de grafeno e colineares com o centro de uma célula hexagonal. Mostramos que nesta configuração a LDOS é caracterizada p or uma dep endência cúbica na energia e que um mecanismo de interferência Fano destrutiva assistida p or uma correlação de Coulomb nas impurezas leva a formação de BICs. Na terceira geometria, analisamos os efeitos do acoplamento não-lo cal de um par de átomos adsorvidos colineares a um átomo de carb ono da rede na LDOS do grafeno. Em tal arranjo, canais de tunelamento eletrônico distintos dão origem a um fator de interferência Fano q0, que se torna um parâmetro de controle natural do sistema. Verificamos três regimes distintos para o sistema: (i) quando q0 < qc1 (ponto crítico) uma dependência mista do pseudogap, ∆ ∝ | ε| , | ε| 2, leva o sistema a uma fase que apresenta BICs spin-degenerados; (ii) próximo à q0 = qc1 quando ∆ ∝ | ε| 2 o sistema é conduzido a uma transição de fase quântica em que a nova fase é caracterizada por BICs magnéticos, e (iii) no segundo valor crítico, q0 > qc2, a dependência cúbica do pseudogap com a energia recupera a degenerescência de spin e a fase com BICs nãomagnéticos é restaurada. Verificamos ainda que um acoplamento local, nesta mesma geometria, não é propício a formação de BICs. No último caso, examinamos a afirmação de que o grafeno livre não demonstra qualquer propriedade ferróica, e mostramos que quando hospedando um par de impurezas ele pode ser conduzido a fases ferroelétrica e multiferróica por meio de um controle da inclinação dos cones de Dirac. A transição para a fase ferroelétrica ocorre gradativamente, enquanto que a fase multiferróica anômala surge abruptamente em uma transição de fase quântica.

In this thesis we present a detailed theoretical study of the electronic transp ort prop erties of graphene systems hosting a pair of adatoms in distinct geometries. In the first one, where the adatoms are placed distant from each other at the center of the hexagonal cell, we verify multilevels struture in the lo cal density of states (LDOS) and b eat patterns in the induced density of states (DOS) profiles due to correlation effects. The b oth findings are anissotropic and o ccour near the Dirac p oint. In the second system, we study the formation of b ound states in the continuum (BICs) in a pair of adatoms on opp osite sides of the graphene sheet and colinear with the center of the hexagonal cell. In such a set, we show that the LDOS is caracterized by a cubic dep endence in energy and that the Fano destrutive interference assisted by Coulomb correlation in the adatoms gives rise to the BICs formation. In the third configuration, we analyze the effects of the nonlo cal coupling in a pair of adatoms collinear to a carb on atom of the graphene sheet. In such a geometry, distinct tunneling paths lead to a Fano factor of interferance q0, which becomes a natural control parameter of the system. In this sense, we verify three distinct regimes: (i) when q0 < qc1 (critical point) a mixed dependence of the pseudogap, ∆ ∝ | ε| , | ε| 2, gives rise to a phase presenting spin-degenerates BICs; (ii) near to q0 = qc1, we find a pseudogap ∆ ∝ | ε| 2 , where the system is drives to a quantum phase transition exhibiting magnetics BICS, and (iii) for the second critical point (q0 > qc2) the cubic dependence of the pseudogap in energy recover the spin degeneracy, thus restoring the non-magnetic BICs phase. In such geometry, we also verify that the local coupling does not allow the BICs formation. At last, we show that a graphene sheet hosting a pair of impurities can present ferroic and multiferroic phases by controling the slope of the Dirac cones. The transition to the ferroic phase occurs gradatively, while the anomalous multiferroic phase emerges abruptaly by means a quantum phase transition.