Tese de Doutorado #296: Eduardo Araújo

Transição Metal-Isolante e Correções para a Condutividade no Grafeno Bombardeado por Feixe de Íons de Hélio

Autor: Eduardo Nery Duarte de Araújo

Banca Avaliadora

Elmo Salomão Alves (orientador)

Física - UFMG

Leonardo Cristiano Campos

Física - UFMG

Daniel Cunha Elias

Física - UFMG

Andrea Brito Latge

IF/UFF

Rafael Sá de Freitas

IF/USP

Orientadores

Elmo Salomão Alves (orientador)

Departamento de Física - UFMG

Flávio Orlando Plentz Filho (coorientador)

Departamento de Física - UFMG

Resumo do Trabalho

Uma vez que o grafeno é um semimetal, é difícil usá-lo em aplicações típicas de dispositivos semicondutores sem antes mudar suas propriedades de transporte elétrico. Contudo, as técnicas de processamento introduzem defeitos que afetam as propriedades de transporte elétrico de maneira indesejada. Nesse trabalho, nós fabricamos dispositivos de grafeno com padrões nanométricos produzidos por um feixe de íons de hélio. O bombardeio com íons introduz uma desordem no sistema que foi relacionada com as dimensões de cada padrão. Nós investigamos as propriedades de transporte elétrico por meio de medidas da condutividade para diferentes densidades de portadores, temperaturas e campos magnéticos. Nossos resultados mostraram a transição de um transporte difusivo, em que os elétrons estão fracamente localizados em um regime metálico, para um transporte por hopping de alcance variável, com elétrons fortemente localizados em um regime isolante, à medida que se vai da região de grafeno puro para o grafeno mais bombardeado. Aplicando a teoria de localização fraca para o grafeno, nós obtivemos os tempos de espalhamento característicos para o transporte elétrico. Esses resultados mostraram que o espalhamento elétron-elétron é o principal responsável pelo processo de decoerência dos estados eletrônicos no grafeno. Finalmente, nós mostramos a importância do efeito Kondo, onde os defeitos no grafeno exposto a íon de hélio se comportam como momentos magnéticos localizados, para explicar as correções quânticas para a condutividade, que não são previstas pelo modelo clássico de Drude.