Electronic properties of strained graphene and supercritical charge centers

Datum: 28 september 2016

Locatie: UAntwerpen, Campus Groenenborger, U0.24 - Groenenborgerlaan 1741 - 2020 Antwerpen (route: UAntwerpen, Campus Groenenborger)

Tijdstip: 16 uur

Organisatie / co-organisatie: Departement Fysica

Promovendus: Dean Moldovan

Promotor: Fran├žois Peeters & Massoud Ramezani Masir

Korte beschrijving: Doctoraatsverdediging Dean Moldovan - Faculteit Wetenschappen, Departement Fysica



Abstract

Grafeen heeft in vergelijking met klassieke halfgeleiders, vele superieure eigenschappen, echter, het ontbreken van een band gap maakt het opsluiten van elektronen zeer moeilijk. Goede geleiding is irrelevant als de stroom niet uitgeschakeld kan worden indien gewenst. Traditionele elektrische barrières werken niet in grafeen, een alternatieve aanpak is dus vereist. Daartoe verkennen we in deze thesis methodes om de elektronische eigenschappen van grafeen gecontroleerd te manipuleren door middel van zowel mechanische rek als van superkritische elektrische velden.

Rek wordt reeds lang gebruikt om de elektronische eigenschappen van halfgeleiders te verbeteren, maar de zeer hoge rek tolerantie van grafeen maakt het materiaal uitermate geschikt voor deze manier van het manipuleren van elektronische eigenschappen. Het effect van mechanische deformaties op de elektronen in grafeen kan beschreven worden in termen van het zogenaamde pseudomagnetische veld. Dit veld boots vele eigenschappen na van een echt magnetisch veld, onder andere de mogelijkheid om elektronen in grafeen op te sluiten. Verschillenden modellen van het door rek geïnduceerde veld worden onderzocht, zoals geometrieën met rek in en uit het vlak.

Superkritische ladingscenters zijn een reeds lang voorspeld fenomeen in kwantum elektrodynamica. Hetzelfde effect kan nagebootst worden in grafeen dankzij het relativistische karakter van de laag-energetische elektronen van het materiaal. Regulieren elektronische potentialen hebben slechts een marginaal effect in grafeen, echter, de situatie verandert bij aanwezigheid van sterke ladingscenters die kunnen leiden tot het superkritische regime. Er wordt aangetoond dat er zich quasi-gebonden toestanden vormen rondom superkritische ladingen die zich vastgehecht zijn aan externe onzuiverheden, vacatures en de tip van een scanning-tunnelingmicroscoop. De theoretische resultaten worden vergeleken met experimentele observaties en blijken hiermee goed overeen te stemmen.

Deze fenomenen werden voornamelijk onderzocht door middel van de methode van de sterke binding (tight-binding). Om het numerieke werk in deze thesis te vereenvoudigen, werd een codebasis ontwikkeld die beschikbaar werd gemaakt als open source project. Dit framewerk vereenvoudigt het proces van het opstellen van een model en is algemeen toepasbaar op eender welk tight-binding systeem.



Url: https://www.uantwerpen.be/nl/faculteiten/faculteit-wetenschappen/