Defesa de Tese de Doutorado #329: Eliel Neto

Resonance Raman Spectroscopy in Twisted Bilayer Graphene

Autor: Eliel Gomes da Silva Neto

Banca Avaliadora

Ariete Righi (coorientadora)

Física - UFMG

Leonardo Cristiano Campos

Física - UFMG

Luiz Gustavo de Oliveira Lopes Cançado

Física - UFMG

Andrea Brito Latge

IF/UFF

Eduardo Granado Monteiro da Silva

IF/UNICAMP

Orientadores

Marcos Assunção Pimenta (orientador)

Departamento de Física - UFMG

Ariete Righi (coorientadora)

Departamento de Física - UFMG

Resumo do Trabalho

A compreensão das interações fundamentais em heteroestruturas ultrafinas é crucial para a engenharia de novos dispositivos baseados em 2D. A partir dessas interações, novos fenômenos surgem alterando a resposta do material composto em relação às partes isoladas, algumas delas são extremamente complexas. Das muitas técnicas experimentais, a espectroscopia Raman tem desempenhado um papel importante no estudo de materiais 2D. Nesta tese, utilizamos a espectroscopia Raman ressonante para estudar essas interações focando em um sistema o grafeno bicamada girado(TBG). A partir da aquisição de mapas Raman, usando laser no visível, de mais de 100 amostras com distribuição contínua de ângulos de torção de 0° a 30°, observamos amplificações gigantes da banda G para amostras em uma faixa intermediária de ângulos de rotação (θ entre 10° e 15°). As amostras que apresentam ressonância nos mapas de Raman foram selecionadas para um estudo de Perfil de Excitação Raman (REP), a análise dos perfis utilizando uma expressão teórica para as intensidades Raman nos permitiu obter as energias das singularidades de van Hove geradas pelo padrões de moiré e os tempo de vida do estado excitado do processo Raman. Nossos resultados exibem um bom acordo entre energias experimentais e calculadas para as singularidades de van Hove e mostram que o tempo de vida do estado fotoexcitado não depende significativamente do ângulo de torção na faixa de ângulos intermediários. Observamos que a largura da janela de ressonância (Γ∼ meV) é muito maior do que as obtidas em nanotubos de carbono, que também são geradas por ressonâncias com as singularidades de van Hove. Também relatamos a observação de interações de elétron-fônon (el-ph) intracamada e intercamada em TBG. As medidas com múltiplas excitações mostram que dois processos de ressonância são responsáveis por tais aparecimentos: o processo de intercamada, onde o espalhamento el-ph ocorre entre estados de camadas diferentes e o processo intracamada que envolve estados na mesma camada de grafeno e um potencial de modulação. Medidas em um grafeno monocamada depositado na parte superior de um cristal de h-BN confirmaram a presença de novos modos ativados pelo processo intracamada el-ph. A possibilidade de distinguir as interações intracamada e intercamada de el-ph pela espectroscopia Raman produz uma nova ferramenta para engenharia de elétrons e fônons em qualquer tipo de dispositivo baseado em grafeno. Um modelo teórico foi desenvolvido e tem sucesso em explicar esses mecanismos.