Tese de Doutorado #362 – Rafael Nunes Gontijo – 11/12/2019

Os materiais bidimensionais, caracterizados pela espessura atômica e baixa dimensionalidade ao longo do eixo z, são materiais que mostram grande promessa para o futuro, com grande potencial de aplicação em áreas como microeletrônica, sensores de gás, fotodetectores, catalisadores e outros. Dentre os materiais bidimensionais, podemos destacar a família dos dicalcogenetos de metais de transição, que são materiais lamelares cuja camada mais fina é formada de uma folha de um metal de transição localizada entre duas folhas de átomos da família dos calcogênios. Esses materiais possuem uma grande gama de propriedades eletrônicas, variando desde metálicos e semimetálicos até semicondutores com bandgap óptico no infravermelho e visível que pode ser direto ou indireto dendendo do numero de camadas.
A presença do gap na região do visível e infravermelho próximo faz com que técnicas ópticas sejam de fundamental importância no estudo de propriedades físicas desses materiais. Entre essas técnicas destaca-se a espectroscopia Raman que é a medida da luz espalhada inelasticamente por um material devido à interação entre luz e a matéria, que cria ou aniquila um quanta de vibração. Quando a luz incidente ou espalhada está em ressonância com um nível eletrônico do material temos o fenômeno de espalhamento Raman ressonante, onde a eficiência do processo é extremamente amplificada, o que permite obter informações sobre os estados eletrônicos a partir das suas interações com os fônons, assim como observar o fenômeno de espalhamento por dois ou mais fônons do material.
Neste trabalho, buscamos entender os processos de combinações de fônons no espectro Raman de Dicalcogenetos de metais de transição semicondutores, assim como os processos de interação éxciton-fônon nesses materiais. Para isso foram realizadas medidas de espalhamento Raman ressonante com variação da energia do laser de excitação e variação in-situ da temperatura da amostra. Como técnica complementar foram realizadas também medidas de fotoluminescência com variação da temperatura da amostra. Foi mostrado como a variação de temperatura afeta a energia dos níveis eletrônicos e como essa variação pode sintonizar a ressonância dos processos de combinação de dois fônons. Mostramos também como a temperatura pode afetar a interação entre camadas em heteroestruturas formada pela combinação de dois Dicalcogenetos de metais de transição.Neste caso, foi possível observar a partir dos experimentos processos de interação éxciton-fônon e fônon-fônon entre camadas. A partir desse trabalho, conseguimos extrair informações sobre as propriedades opto-eletrônicas desses materiais, importantes para futuras aplicações tecnológicas.