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Title: Electronic properties of graphene systems under tension
Authors: Faria, Daiara Fernandes de
metadata.dc.contributor.advisor: Latge, Andrea Brito
metadata.dc.contributor.advisorco: Sandler, Nancy Patricia
Issue Date: 2014
Abstract: We study the effects of strain on the electronic properties and persistent current characteristics of a graphene ring using the Dirac representation. For a slightly deformed graphene ring flake, one obtains sizable pseudomagnetic (gauge) fields that may effectively reduce or enhance locally the applied magnetic flux through the ring. Flux-induced persistent currents in a flat ring have full rotational symmetry throughout the structure; in contrast, we show that currents in the presence of a circularly symmetric deformation are strongly inhomogeneous, due to the underlying symmetries of graphene. This result illustrates the inherent competition between the ‘real’ magnetic field and the ‘pseudo’ field arising from strains, and suggests an alternative way to probe the strength and symmetries of pseudomagnetic fields on graphene systems. We also explored the transport properties of graphene systems (hexagonal zigzag rings and the zigzag nanoribbons) coupled to left and right leads given by semi-infinite zigzag nanoribbons, following the tight-binding approximation. The local and total density of states and conductance are obtained following the Green’s function formalism and real space renormalization techniques. The localization effects on the physical responses of both system were considered as a consequence of the finite-size confnement of the central part of the nanotructures and due to the applied magnetic field and the presence of tension giving origin to pseudofields. For the nanoribbons we have focused on the apparent regions exhibiting trigonal structure occuring due to a superposition of lattice and strain symmetries. The zigzag hexagonal rings present very interesting transport properties when a magnetic fux is considered. The conductance gets double-peaked at low energies, and it is null at certain energy values, suggesting a possible destructive ring resonance. The peculiar null conductance states are pinned at the same energy values independly of the magnetic field intensity. We believe that strain is not able to destroy the constructive and desctructive interference effects of the ring. We highlight that the strain also promotes a change in the energy values in which the conductance is fully suppressed, being possible to use the ring as a dispositive in which the conductance pattern, with open and close modes, provides a simple way of measuring the strength of strain when compared to the unstrained situation.
metadata.dc.description.abstractother: Neste trabalho estudamos os efeitos de deformacões elásticas nas propriedades eletrônicas e na corrente persistente característica em anéis de grafeno, usando a representação de Dirac. Para um anel de grafeno levemente deformado observamos a formação de pseudocampos magnéticos que podem reduzir ou aumentar localmente os efeitos de um fluxo magnético real através do anel. Correntes persistentes induzidas pelo fluxo magnético num anel plano (sem tensão) apresentam simetria completa de rotação ao longo da estrutura. Em contraste, mostramos que na presença de deformações circularmente simétricas, como o caso de uma tensão expressa por uma função Gaussiana, as correntes são fortemente inhomogêneas devido às simetrias intrínsicas da rede de grafeno. Este resultado ilustra a competição inerente entre o campo magnético real e pseudo campo proveniente das tensões consideradas na rede e sugerem uma forma alternativa de provar as intensidades e simetrias dos pseudocampos magnéticos em sistemas de grafeno. Estudamos também o transporte eletrônico em sistemas de grafeno (nanofitas e anéis hexagonais) acoplados a contatos descritos por nanofitas de grafeno semi-infinitas, com bordas zigzag, seguindo a aproximação tight-binding. Densidades de estados eletrônicos totais e locais e condutâncias foram calculadas seguindo o formalismo das funções de Green e técnicas de renormalização no espaço real. Para ambos os sistemas consideramos os efeitos de localização nas respostas físicas do sistema, gerados pela geometria confinada da parte central da nanoestrutura e por campos magnéticos reais e presença de tensões que originam pseudo campos. No caso das nanofitas nós nos concentramos no entendimento das regiões exibindo estrutura trigonal na densidade local de estados devido a uma superposição das simetria da rede e da distribuição de tensão considerada. Os anéis hexagonais com borda zigzag, quando submetidos a campos magnéticos externos, apresentam características bastante interessantes. A condutância sofre um desdobramento dos picos em baixas energias e é nula para valores específicos de energia, sugerindo uma possível ressonância destrutiva no anel. Os pontos peculiares de condutância nula se mantém nos mesmos valores de energia independente da intensidade do campo magnético aplicado. Nós acreditamos que tensão não destrói as características de interferência destrutiva e construtiva do anel, entretanto, nós enfatizamos que a deformação gera um desvio nos valores de energia no quais a condutância é nula. Dessa forma, o anel hexagonal pode ser utilizados como um dispositivo no qual o padrão da condutância, com canais aberto e fechado de transporte, fornece uma forma simples de medir a intensidade da deformação quando comparado a condutância do sistema sem tensão.
URI: https://app.uff.br/riuff/handle/1/6168
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