65ª Reunião Anual da SBPC

A. Ciências Exatas e da Terra - 3. Física - 4. Física da Matéria Condensada

TUNELAMENTO QUÂNTICO PARA SISTEMAS DE BARREIRAS TRIANGULARES EM GRAFENO MONOCAMADA

Emanoel Silva Carvalho - IF SERTÃO PE - Campus Salgueiro Alan Clécio Bezerra de Oliveira - IF SERTÃO PE - Campus Salgueiro Vanessa Cordeiro Carvalho - IF SERTÃO PE - Campus Salgueiro Luis Cícero Bezerra da Silva - IF SERTÃO PE - Campus Salgueiro Francisco Miguel da Costa júnior - Prof. Supervisor IF SERTÃO PE - Campus Salgueiro Newton Pionório Nogueira - Prof. Msc./ orientador IF SERTÃO PE - Campus Salgueiro

INTRODUÇÃO:

Recentemente, grande interesse foi despertado em pesquisas sobre as propriedades físicas e as possíveis aplicações tecnológicas do grafeno, pois este material poderá ser um excelente substituto dos semicondutores inorgânicos na fabricação de dispositivos eletrônicos menores e mais rápidos como também possibilita o estudo de propriedades físicas interessantes devido as várias analogias entre os fenômenos de transporte em grafeno e fenômenos estudados pela eletrodinâmica quântica como, por exemplo, o tunelamento Klein. Neste trabalho exploramos o tunelamento Klein através de uma solução numérica - utilizando matriz de transferência para os casos de transmissão, analisada em função do ângulo de incidência e do perfil da barreira - em casos de barreiras de potenciais retangulares e triangulares.

OBJETIVO DO TRABALHO:

O objetivo deste trabalho é realizar um estudo teórico da transmissão de portadores de carga no grafeno monocamada para barreiras de potenciais, retangulares e triangulares, e interpretá-lo através do tunelamento Klein.

MÉTODOS:

Inicialmente procuramos resolver o caso do tunelamento Klein em sistemas de barreiras de potenciais retangulares para grafeno monocamada, através de uma abordagem algébrica. Deste modo, consideramos os casos de um portador de carga com energia se deslocando, com vetor de onda, e uma ou duas barreiras de potencial retangulares com certa altura e largura. Posteriormente procuramos resolver os casos de tunelamento Klein em sistemas de uma ou duas barreiras triangulares utilizando calculo numérico aplicado à matriz de transferência. Assim, consideramos os casos de um portador de carga com energia se deslocando, com vetor de onda, e uma ou duas barreiras de potencial triangular com certos valores de largura e de alturas iniciais e finais. Em ambos os casos, levantamos gráficos característicos para a transmissão em função tanto dos potenciais envolvidos quanto da largura das barreiras.

RESULTADOS E DISCUSSÃO:

O estudo dos portadores de carga em grafeno monocamada em sistemas de barreiras de potenciais permite observar que: possuem considerável probabilidade de transmissão para um amplo conjunto de ângulos de incidência como também apresentam efeito túnel, que possibilita o estudo do tunelamento Klein em laboratórios de física da matéria condensada. Tal efeito desempenha importante papel nas propriedades de transporte de carga em grafeno, especialmente no regime de baixas concentrações. Tendo um forte apelo tecnológico principalmente em nanoeletrônica. Esta observação contrasta com o caso dos portadores de carga em semicondutores convencionais onde a probabilidade de transmissão decai exponencialmente com o aumento da largura e da altura da barreira.

CONCLUSÕES:

O estudo do grafeno, embora seja ainda um tema relativamente novo, já evoluiu para um importante ramo da Física da matéria condensada. Espera se que o fato de a barreira ser transparente para certos ângulos de incidência, efeito túnel, desempenhe papel importante nas propriedades de transporte de dispositivos de grafeno, especialmente no regime de baixas concentrações. Assim o comportamento diferente das propriedades dos portadores de carga, do grafeno monocamada, apresentadas em sistemas de barreiras lineares, em detrimento ao caso retangular, apresenta se como mais uma propriedade exótica deste material que pode ser explorada tanto do ponto de vista da física envolvida quanto da sua utilização tecnológica em dispositivos mais eficientes no que diz respeito ao transporte de carga.

Palavras-chave: Física da matéria Condensada, Tunelamento Klein, Grafeno.