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Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ
Ciência e Engenharia dos Materiais (21001014024P6)
ESTUDO DAS PROPRIEDADES VIBRACIONAIS E FOTOLUMINESCENTES DE GaS E WS2 BIDIMENSIONAIS SUSPENSOS E SUPORTADOS DEPENDENTE DA TEMPERATURA E PRESSÃO
FRANCISCO DIASIS VIEIRA DE ARAUJO
TESE
31/03/2023

Os fônons desempenham um papel fundamental no transporte eletrônico e térmico de materiais bidimensionais (2D), crucial para as aplicações em dispositivos. Neste trabalho, estudamos as propriedades vibracionais e eletrônicas do GaS e do WS2 em duas dimensões, por meio de amostras suspensas e suportadas. A caracterização do dissulfeto de tungstênio (WS2) foi realizada por meio de espectroscopias Raman e de Fotoluminescência (PL), para observarmos a influência do substrato de Si3N4, em suas propriedades ópticas. Enquanto a caracterização do sulfeto de gálio (GaS) foi realizada por meio do espectro Raman para investigarmos a dependência da temperatura de seus modos mais intensos ��1�� 1 e ��1�� 2 . Nossos resultados sobre o GaS mostram que as frequências Raman desses dois fônons suavizam com o aumento da temperatura com diferentes coeficientes θ = ∂ω / ∂T. O coeficiente de temperatura de primeira ordem θ do modo ��1�� 2 é ∼ -0,016 cm − 1 / K, independentemente do número de camadas e do substrato. Por outro lado, o θ do modo ��1�� 1 é menor para GaS de duas camadas e constante para amostras mais espessas (∼ -0,0062 cm − 1 / K). Nesta pesquisa, nossos resultados lançam uma nova luz sobre a influência do substrato e do número de camadas nas propriedades termo vibracionais de GaS de poucas camadas, fundamentais para o desenvolvimento de dispositivos eletrônicos de GaS atomicamente finos. Além disso, mostram que o substrato Si3N4 influencia as propriedades ópticas do WS2 de camada única. Em consequência disso, buscamos esclarecer as causas da evanescência da PL observado experimentalmente, com base em cálculos dentro da teoria funcional da densidade (TFD) para estudar a estabilidade termodinâmica da heterojunção, utilizando simulações de dinâmica molecular quântica (DMQ) bem como o alinhamento eletrônico dos níveis de energia em ambos os materiais. Nossas análises revelam que, junto com a deformação, um mecanismo de transferência de carga desempenha um papel importante para a diminuição da fotoluminescência.

monocalcogeneto de metal de transição;sulfeto de gálio;propriedades térmicas;materiais 2D;dissulfeto de tungstênio;propriedades ópticas.
Phonons play a key role in the electronic and thermal transport of two-dimensional (2D) materials, which is crucial for device applications. In this work we study the vibrational and electronic properties of two-dimensional GaS and WS2, using suspended and supported samples. The characterization of tungsten disulfide (WS2) was performed using Raman and Photoluminescence (PL) spectroscopies to observe the influence of the Si3N4 substrate on its optical properties. While the characterization of gallium sulfide (GaS) was performed using the 1 and � �1�� Raman spectrum to investigate the temperature dependence of its more intense modes ��1�� 2 . Our results on GaS show that the Raman frequencies of these two phonons soften with increasing temperature with different coefficients θ = ∂ω / ∂T. The first-order temperature coefficient θ of the ��1�� 2 mode is ∼ -0.016 cm − 1 / K, regardless of the number of layers and the substrate. On the other hand, the θ of the ��1�� 1 mode is smaller for two-layer GaS and constant for thicker samples (∼ -0.0062 cm − 1 / K). In this research, our results shed new light on the influence of substrate and number of layers on the termo-vibrational properties of low-layer GaS, which are fundamental for the development of atomically thin GaS electronic devices. Furthermore, they showed that the Si3N4 substrate influences the optical properties of single layer WS2. As result, we seek to clarify the causes of PL quenching observed experimentally, based on calculations within the density functional theory (DFT) to study the thermodynamic stability of the heterojunction using simulations of quantum molecular dynamics (QMD) as well as the electronic alignment of energy levels in both materials. Our analysis showed that along with deformation, a charge transfer mechanism plays an important role in the decreasing of PL.
transition metal monochalcogenide;gallium sulfide;thermal properties;2D materials;tungsten disulfide;optical properties.
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PORTUGUES
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ
O trabalho possui divulgação autorizada
Tese Versao Final Francisco Diasis VF.pdf

Contexto

MATERIAIS CONJUGADOS E POLIMÉRICOS
MATERIAIS CONJUGADOS E ESTRUTURADOS
ESTUDO DAS PROPRIEDADES FÍSICAS DE INTERFACE EM SISTEMAS 2D HETEROESTRUTURADOS

Banca Examinadora

BARTOLOMEU CRUZ VIANA NETO
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
BARTOLOMEU CRUZ VIANA NETO Docente - PERMANENTE
FRANCISCO WELLERY NUNES SILVA Participante Externo
RAFAEL SILVA ALENCAR Participante Externo
EDUARDO COSTA GIRAO Docente - PERMANENTE
YUSET GUERRA DAVILA Participante Externo

Financiadores

Financiador - Programa Fomento Número de Meses
CONS NAC DE DESENVOLVIMENTO CIENTIFICO E TECNOLOGICO - Chamada MCTIC/CNPq Nº 28/2018 - Universal/Faixa B - De R$ 0,00 a R$ 60.000,00 36

Vínculo

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Instituição de Ensino e Pesquisa
Ensino e Pesquisa
Sim
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