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Title in Portuguese: Adição de partículas em pontos quânticos de fosforeno
Author: Melo, Heitor Alves de
Advisor(s): Sousa, Jeanlex Soares de
Keywords: Pontos quânticos
Fosforeno
Bloqueio de Coulomb
Issue Date: 2020
Abstract in Portuguese: Neste trabalho, calculamos os espectros de energia adicional de pontos quânticos de fosforeno em condições realistas, focalizando no papel do tamanho do ponto quântico, passivação da borda, número de camadas, e constante dielétrica do substrato onde os pontos são depositados. Em nosso modelo teórico obtivemos os estados de partícula única usando o método de tight-binding. Esses estados são usados para construir os determinantes de Slater, representando a função de onda total do sistema de N elétrons. A energia total do sistema é calculada de acordo com a teoria de HarteeFock. Obtivemos consistentemente energias adicionais maiores que a energia térmica $k_{B}T$. Isso sugere que o bloqueio de Coulomb em temperatura ambiente pode ser observado em pontos quânticos de fosforeno, dependendo da relação entre o tamanho do ponto quântico, constante dielétrica do substrato e o estado de passivação das bordas do ponto quântico: quanto maior o tamanho do ponto quântico, menor a constante dielétrica do substrato permitindo o bloqueio de Coulomb em temperatura ambiente. Por outro lado, observar o bloqueio de Coulomb em pontos menores depende do estado de passivação das bordas. Se as bordas estiverem totalmente passivadas, o bloqueio de Coulomb é observado para qualquer substrato com até $\epsilon_{sub}=30$. Se as bordas não são passivadas, o Bloqueio de Coulomb só poderá ser observado para até $\epsilon_{sub}=15$. Espera-se que este papel dramático desempenhado pelo substrato tenha impacto não apenas no desenvolvimento de aplicações de armazenamento de cargas em pontos quânticos de fosforeno mas também em aplicações ópticas, onde os efeitos de blindagem dielétrica desempenham um papel importante. Por fim, enfatizamos que a vantagem da nossa metodologia vai além da simplicidade de implementação Permite-nos prever valores precisos das energias de carregamento de pontos quânticos de fosforeno.
Abstract: In this work, we calculate the additional energy spectra of phosphorene quantum dotsunder realistic conditions, focusing on the role of quantum dot size, edge passivation,number of layers, and substrate dielectric constant where the dots are deposited. Inour theoretical model we obtain single-particle states using the tight-binding method.These states are used to construct the Slater determinants,representing the total wavefunction of the N-electron system. The total energy of the system is calculated accordingto the Hartee-Fock theory. We consistently obtained additional energies higher than thethermal energykBT. This suggests that Coulomb blockade at room temperature can beobserved in phosphorene quantum dots, depending on trade-off between quantum dot size,dielectric constante of the substrate, and passivation state of the quantum dots edges: thelarger the size of the quantum dot, the smaller is the dielectric constant of the substratethat allows for Coulomb blockade at room temperature. On theother hand, observingCoulomb blockade in smaller dots depends on the passivationstate of the edges. If theedges are fully passivated, Coulomb blockade is observed for any substrate with up toǫsub= 30. If the edges are unpassivated, Coulomb blockade can only be observed for uptoepsilonsub= 15. This dramatic role of the substrate is expected to impactnot only thedevelopment of charge storage applications of phosphorene quantum dots, but also opticalapplications, where dielectric screening effects plays a major role. Finally, we emphasizethat the advantage of our methodology goes beyond simplicity of implementation. Itallows us to predict accurate values of phosphorene quantum dot charge energies.
Description: MELO, H. A. Adição de partículas em pontos quânticos de fosforeno. 2019. 84 f. Tese (Doutorado em Física) - Univrsidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2019.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/49328
metadata.dc.type: Tese
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