Dissertação de Mestrado #511: Guilherme Ribeiro

O entendimento das propriedades físicas de isolantes topológicos tem sido um campo muito ativo nos últimos anos. Esses materiais são fortes candidatos para aplicações em spintrônica, graças a suas propriedades eletrônicas não usuais. Neste texto, apresentamos uma breve introdução à teoria que permeia esses materiais, e um estudo por primeiros princípios das propriedades eletrônicas e estruturais dos compostos Bi2Te3 e Bi2Se3. Primeiramente, discutimos o efeito spin-Hall quântico e um modelo efetivo para descrever os isolantes topológicos 2D e 3D. Em seguida, apresentamos a metodologia da teoria do funcional da densidade empregada em nossos cálculos, e discutimos dois problemas distintos. No primeiro, trabalhamos em colaboração com o grupo do Prof. Rogério Paniago (Física, UFMG) para caracterizar a terminação de superfície do isolante topológico Bi2Te3 quando tratada termicamente após clivagem. Nossos resultados sugerem o aparecimento de uma bicamada de bismuto sobre a superfície do material. Em um segundo trabalho, feito em colaboração com o grupo de física de superfícies da UFMG, estudamos as propriedades estruturais do isolante topológico Bi2Se3. Mostramos que não há uma relaxação estrutural significativa entre camadas superficiais que interagem por forças de van der Waals, e que, portanto, tal fato não deve ser responsável por estados eletrônicos adicionais que foram observados nesses compostos após a clivagem de suas superfícies.