Tese de Doutorado #356 – Andreij de Carvalho Gadelha – 03/05/2019

Os materiais 2D emergiram como uma excelente plataforma para investigar fenômenos optoeletrônicos. Por outro lado, o emprego de campos elétricos externos na matéria revela fenômenos físicos intrigantes. Neste trabalho modificamos as propriedades optoeletrônicas de materiais 2D, MoS2 e talco, por campo elétrico, revelando possibilidades e efeitos interessantes. No MoS2, da ação combinada de aplicações de campos elétricos e exposições a luz, obtemos um efeito de fotomemória, que é não-volátil, ajustável com tensões de gate, e é obtida numa arquitetura simples. A fotomemória deve-se à modulação com a tensão de gate da fotocorrente persistente em transistores de MoS2. Este efeito, por sua vez, é completamente ajustável com a tensão de gate. Desta forma, aplicamos tensões de gate, durante as exposições com luz, para “gravar” estados de memória distintos, com possibilidades para memória multiníveis. Por outro lado, nós também utilizados a tensão de gate, com a luz desligada, para ajustar os ganhos de memória. Além disso, prevemos que nossos dispositivos armazenam a informação gravada por mais de dez anos, indicando uma memória do tipo não-volátil. Também propomos um modelo fenomenológico para explicar a fotomemória e a fotocorrente persistente, as quais atribuímos a um efeito de fotodopagem. Concluímos esta parte mostrando que a fotodopagem modifica a distribuição espacial da fotocorrente. Logo após, realizamos uma investigação inovadora de emissões de defeitos no talco 2D do tipo atômica. Utilizamos o campo elétrico para controlar estas emissões por dois mecanismos. Primeiramente, deslocamos as energias das emissões por um efeito Stark linear. Ao investigar este fenômeno, nós adquirimos um entendimento da natureza dos defeitos no talco. Além disso, o campo elétrico pode controlar a intensidade das emissões, o que leva a uma aniquilação reversível de algumas destas. O efeito de aniquilação das emissões possui ricas interpretações físicas, portanto nós as discutimos e elaboramos qual mecanismo descreve melhor nossos resultados. Em resumo, nosso trabalho aborda novas e excitantes possibilidades de estudar e controlar as propriedades optoeletrônicas dos materiais 2D.