Dissertação de Mestrado #612 – Jéssica Santos Lemos – 16/08/2018

Estudo de dispositivo de grafeno sobre nitreto de boro hexagonal, utilizando espectroscopia Raman

Autor: Jéssica Santos Lemos

Banca Examinadora

Prof. Leandro Malard Moreira (Coorientador)

DF/UFMG

Prof. Elmo Salomão Alves

DF/UFMG

Prof. Cristiano Fantini Leite

DF/UFMG

Orientação

Prof. Daniel Cunha Elias (Orientador)

DF/UFMG

Prof. Leandro Malard Moreira (Corientador)

DF/UFMG

Resumo do Trabalho

Grafeno é uma estrutura cristalina bidimensional (2D) constituída por átomos de carbono fortemente ligados numa rede hexagonal, sendo a base para todos os outros materiais grafíticos de outras dimensões, como os fulerenos (0D), nanotubos (1D) e quando empilhados pode-se formar o grafite (3D). A técnica de esfoliação micromecânica realizada em 2004, por A. Geim e K. Novoselov, possibilitou isolar o grafeno e outros materiais bidimensionais obtidos a partir do bulk de materiais laminados, que são formados pelo empilhamento de camadas atômicas. O nitreto de boro hexagonal (hBN) também é um material laminado, com rede hexagonal composta por átomos de nitrogênio e boro, atomicamente plano e possui um gap de aproximadamente 5.8 eV, podendo ser isolado pelo método de esfoliação micromecânica. Visto que ele é atomicamente plano, o hBN pode ser utilizado como substrato para outros materiais bidimensionais, por exemplo, o grafeno que tem sua mobilidade elevada em até três ordens de gr!
andeza quando transferido sobre o hBN. Por possuir um band gap alto, o que o caracteriza como isolante, o hBN pode ser aplicado para a produção de dispositivos eletrônicos tais como capacitores e transistores. Neste trabalho, heteroestruturas de grafeno e hBN foram construídas pelo método pick-up e transferidas a seco para um substrato isolante (vidro). Em seguida, foram feitos contatos elétricos a fim de controlar a concentração de portadores de carga aplicando uma tensão entre o grafeno e o contato de ouro depositado sobre o hBN. Dessa forma foi possível acessar concentrações de carga superiores a 10¹³cm^(-2). Procurou-se construir a amostra alinhada a fim de se obter um padrão de Moiré tal que a clonagem dos cones de Dirac ocorresse para um valor energeticamente menor, sendo acessível através da aplicação de tensão. Para verificar a formação da clonagem dos cones de Dirac devido ao padrão de Moiré, utilizou-se a espectroscopia Raman. Observou-se a diminuição da frequência e o aumento da largura da banda G para três valores distintos de tensão aplicada na amostra. Investiga-se o efeito do acoplamento elétron-fônon para explicar tais observações experimentais entre os diferentes pontos de Dirac e o fônon da banda G.