Please use this identifier to cite or link to this item: https://app.uff.br/riuff/handle/1/6166
Title: Kondo effect in disordered graphene
Authors: Miranda, Vladimir Gonçalves
metadata.dc.contributor.advisor: Lewenkopf, Caio
Issue Date: 2014
Abstract: Recent experiments found evidences that vacancies give rise to local magnetic moments in graphene sheets. This vacancy-mediated magnetism has renewed the interest on Kondo physics in graphene systems. The Kondo effect is singular in graphene due to its vanishing density of states at low energies, which puts graphene in the class of the socalled pseudogap systems. The pseudogap leads to a Kondo physics that is significantly different than that of the metallic case. There is a recent report on the observation of the Kondo effect in graphene in the literature [1]. However, this result has been contested in favor of a Curie-like paramagnetism persistent down to temperatures as low as 2K [2]. Inthis cloudy scenario, theory can offer valuable support to elucidate this puzzle. In this thesis we put forward a theoretical model to address the Kondo effect in graphene with vacancies. We show that disorder plays a central role for the Kondo physics in graphene being the mechanism responsible for the coupling between the local moment created by the vacancy and the conduction band electrons. Our study shows that graphene's nearest neighbors tight-binding Hamiltonian can, upon inclusion of the long-range disorder term, be mapped into a single impurity Anderson-like model. This Anderson Hamiltonian provides the necessary inputs to implement the Numerical Renormalization Group method (NRG), that allows a full characterization of the low-temperature behavior of the system physical properties. We perform NRG simulations and analyze the system's magnetic susceptibility. We find that disorder "spoils" the pseudogap character of graphene since our results are consistent with those of a "standard" metal. We also use the NRG method to study the distributions of Kondo temperatures P (TK). We find that the resulting P (TK) depends on the disorder strength and, in a more subtle manner, on the chemical potential. We show that disorder can lead to long logarithmic tails in P (TK), consistent with a quantum Griffiths phase, opening the possibility of observation of non-Fermi-liquid behavior in graphene. Finally, we argue that our study can also offer a conciliatory scenario to the contentious experimental results reported in the literature about the low-temperature behavior of local magnetic moments generated by vacancies in graphene.
metadata.dc.description.abstractother: Experimentos recentes encontraram evidências que vacâncias dão origem a momentos magnéticos locais em folhas de grafeno. Este magnetismo mediado por vacâncias renovou o interesse na física de Kondo em grafeno. O efeito Kondo em grafeno é singular devido à sua densidade de estados ir a zero a baixas energias, colocando-o na classe dos chamados sistemas de pseudogap. O pseudogap leva a uma física de Kondo signi cativamente diferente da de sistemas metálicos. Na literatura, há relato recente de observação do efeito Kondo em grafeno [1]. No entanto, este resultado foi contestado em favor da observação de paramagnetismo do tipo lei de Curie persistente a temperaturas baixas até 2K [2]. Em meio a este cenário controverso, a teoria pode fornecer uma ajuda valiosa para elucidar este problema. Nesta tese, nós propomos um modelo teórico para tratar o efeito Kondo em grafeno com vacâncias. Nós mostramos que a desordem tem um papel central para a física de Kondo no grafeno, sendo responsável pelo acoplamento entre o momento localizado gerado pela vacância e os elétrons da banda de condução. Nosso estudo mostra que o Hamiltoniano de ligações fortes de primeiros vizinhos do grafeno pode, após inclusão do termo de desordem de longo alcance, ser mapeado num modelo do tipo Anderson de uma impureza. Este modelo de Anderson fornece as entradas necessárias para implementação do método do Grupo de Renormalização Numérico (NRG), que permite uma caracterização completa do comportamento a baixas temperaturas das propriedades físicas do sistema. Nós realizamos simulações via NRG e analisamos a susceptibilidade magnética do sistema. Deste estudo observamos que a desordem "arruína" o caráter de pseudogap do grafeno pois nossos resultados são consistentes com o esperado para metais "comuns". Também aplicamos o método do NRG para avaliar as distribuições de temperaturas de Kondo P(TK). Observamos que as distribuições P(TK) dependem do grau da desordem e, de uma maneira mais sutil, do potencial químico. Mostramos que a desordem pode levar a P(TK) com caudas logarítmicas longas, consistente com uma fase de Gri ths quântica. Isto abre a possibilidade da observação de comportamento do tipo não líquido de Fermi em grafeno. Finalmente, argumentamos que nosso estudo pode oferecer um cenário conciliatório para os resultados experimentais conflituosos na literatura acerca do comportamento a baixas temperaturas de momentos magnéticos localizados gerados por vacâncias em grafeno.
URI: https://app.uff.br/riuff/handle/1/6166
Appears in Collections:PPGF - Teses e Dissertações

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Tese_Vladimir_final.pdf5.76 MBAdobe PDFView/Open


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons