Tese de Doutorado #325: Alisson Cadore

Estudo das propriedades elétricas e de sensoriamento de H2 em heteroestruturas bidimensionais

Autor: Alisson Ronieri Cadore

Banca Avaliadora

Leonardo Cristiano Campos (orientador)

Física - UFMG

Rodrigo Gribel Lacerda (coorientador)

Física - UFMG

Juan Carlos González Pérez

Física - UFMG

Elmo Salomão Alves

Física - UFMG

Benjamin Fragneaud

DF/UFJF

Ronaldo Junio Campos Batista

DF/UFOP

Orientadores

Leonardo Cristiano Campos (orientador)

Departamento de Física - UFMG

Rodrigo Gribel Lacerda (coorientador)

Departamento de Física - UFMG

Resumo do Trabalho

Grafeno, um material bidimensional (2D) composto apenas por átomos carbono, tem sido largamente estudado devido a suas propriedades elétricas, mecânicas e ópticas. Recentemente, a combinação do grafeno com outros materiais 2D ( heteroestruturas de van der Waals) permitiu melhorias na qualidade eletrônica dos dispositivo e a observação de novos fenômenos ópticos e quânticos, impulsionando assim aplicações tecnológicas tais como sensoriamento e armazenamento de dados. No entanto, o uso do grafeno para tais fins, se inicia com o desafio de produzir essas nanoestruturas com qualidade. Desta forma, a proposta deste trabalho consiste na fabricação de heteroestruturas 2D formadas a partir de grafeno e nitreto de boro hexagonal (hBN), com a finalidade de estudar suas propriedades elétricas e visando aplicações em transistores e sensores de gases. Para isso, confeccionamos transistores de efeito de campo de grafeno/hBN e os investigamos em diferentes ambientes (concentrações) de hidrogênio molecular (H2), variando a temperatura até T=230°C. Nessa tese apresentamos incialmente estudos sobre a influência apenas da temperatura nas propriedades elétricas das heteroestruturas de grafeno/hBN, onde relatamos um comportamento anômalo da sua resistência em T>100°C que compromete a aplicação dos transistores de grafeno. Posteriormente, apresentamos nosso estudo sobre a detecção seletiva de hidrogênio molecular. Discutimos sobre a influência dos contatos metálicos na indução de assimetrias na condução ambipolar dos dispositivos, e propomos um modelo explicando como a inserção de hidrogênio molecular leva a modulação controlada de propriedades eletronicas dos dispositivos.