DISSERTAÇÃO DE MESTRADO #787 – BÁRBARA ALVES LAND FERREIRA – 24/03/2026

Os dicalcogenetos de metais de transição (TMDs) bidimensionais têm se destacado como plataformas promissórias para o estudo de funções eletrônicas e ópticas em regime de dimensionalidade reduzida. Neste trabalho, investigamos, por meio de cálculos de primeiros princípios baseados na Teoria do Funcional da Densidade (DFT), as propriedades eletrônicas e ópticas de heteroestruturas laterais MoSe$_2$/WSe$_2$, bem como de pontos quânticos triangulares de MoSe$_2$, WSe$_2$ e MoSe$_2$/WSe$_2$ com bordas passivadas por hidrogênio. analisamos a estrutura eletrônica e o alinhamento de bandas em heteroestruturas laterais inicialmente no regime bidimensional estendido, explorando a influência da interface na distribuição de densidade de carga e na formação de estados interfaces. A partir do cálculo da função dielétrica e da análise da densidade de estados, observamos que a liga metálica na interface aumenta a sobreposição entre as funções de onda de elétrons e buracos, resultando no aumento observado do sinal de fotoluminescência nas heterojunções no regime de plasma elétron-buraco (EHP) investigado experimentalmente. Dessa forma, nossos resultados revelam uma resposta óptica singular de uma heterojunção baseada em TMDs sob altas densidades de complexidade, destacando seu potencial para a exploração de efeitos interfaciais no regime de elétrons e buracos ionizados. Em seguida, investigamos o regime de confinamento quântico em nanoestruturas triangulares, variando sistematicamente o número de átomos para compreender a evolução do gap eletrônico, da discretização dos níveis de energia e da resposta óptica, calculada a partir da parte imaginária da função dielétrica. Uma análise dos valores automáticos e dos espectros ópticos revela uma transição gradual de um regime fortemente discretizado, típico de sistemas moleculares, para um comportamento quase contínuo, característico do limite bidimensional estendido. Observa-se ainda que a resposta óptica resulta da competição entre três mecanismos principais: confinamento quântico global, estados de borda associados à geometria triangular finita e efeitos interfaciais introduzidos pela heteroestrutura lateral. A análise da densidade local de estados (LDOS) confirma essa interpretação ao evidenciar a evolução espacial dos estados próximos ao gap eletrônico. Os resultados apresentados para o entendimento fundamental da engenharia eletrônica e óptica em TMDs nanoestruturados, oferecendo subsídios para o desenvolvimento de dispositivos optoeletrônicos baseados em heteroestruturas bidimensionais e pontos quânticos.

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