Transporte em materiais topológicos com desordem
| Autor: | Pezo López, Armando Arquimedes |
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| Přispěvatelé: | Fazzio, Adalberto, Souza, José Antonio, Costa, Marcio Jorge Teles da, Venezuela, Pedro Paulo de Mello, Miwa, Roberto Hiroki |
| Rok vydání: | 2020 |
| Předmět: |
QUANTUM ANOMALOUS HALL EFFEC
CONDENSED MATTER THEORY TOPOLOGICAL INSULATORS EFEITO HALL QUÂNTICO ANÔMALO ISOLANTES TOPOLÓGICOS TEORIA FUNCIONAL DA DENSIDADE QUANTUM SPIN HALL EFFECT DENSITY FUNCTIONAL THEORY PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FÍSICA - UFABC TEORIA DA MATÉRIA CONDENSADA ELECTRONIC TRANSPORT TRANSPORTE ELETRÔNICO EFEITO HALL QUÂNTICO DE SPIN |
| Zdroj: | Repositório Institucional da UFABC Universidade Federal do ABC (UFABC) instacron:UFABC |
| Popis: | Orientador: Prof. Dr. Adalberto Fazzio Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Física, Santo André, 2020. Neste trabalho focamos no estudo do transporte eletronic de materiais topológicos em duas dimensões, onde o acoplo de spin-órbita(SOC) consegue criar uma interação entre estados das bandas de condução e valência tal que, um novo estado da matéria apareça, o qual tem propriedades muito particulares como por exemplo, a existência de estados de borda contendo dois estados de spin indo em direções opostas. Este novo estado da matéria é protegido por algumas simetrias como, a simetria de reversão temporal, onde é necessário que em alguns pontos da zona de Brillouin os estados da borda tenham um cruzamento e formem um par de Kramer, a degenerância então é protegida fazendo com que o sistema fique sempre sem gap devido a existência da simetria temporal que não é quebrada pela perturbação, ou pelo menos, em média a simetria é respeitada. Para tentar entender o que significa ¿em média¿, vamos usar duas teorias bem estabelecidas,para descrever a estrutura eletrônica usamos a teoria funcional da densidad(DFT) que ao longo dos anos demonstrou ser uma excelente ferramenta para o estudo de materiais. Quando tem-se a perda da simetria translacional por conta da desordem usamos a teoria das funções de Green fora do equilíbrio(NEGF), misturando-se essas duas metodologias conseguimos estudar o transporte eletrônico que pode dar interessantes resultados em termos de comprimentos de coerência de spin e assim entender o comportamento destes materiais mostrando as vezes a possibilidade de ter um filtro de spin ou mais interessante ainda.Seria possível ter um efeito Hall quântico anômalo? Em outra parte da tese estudamos o transporte eletrônico em plataformas onde as propriedades do grafeno podem ser modificadas considerando efeitos de proximidade levando este material mais perto de propostas realistas. Também falamos sobre a possibilidade de usar a metodologia Kernel polinomial aplicada a sistemas topológicos usando modelos brinquedos e também um modelo mais elaborado tal que o estudo de sistemas com desordem possa ser conseguido com um custo computacional menor devido a forma como escalam linearmente as contas usando este método. In this work, we aim to study the electronic transport in two-dimensional topological insulators, where the Spin-Orbit Coupling(SOC) makes possible an interaction between states coming from the valence and conduction bands in such a way that a new state previously unknown arises with peculiar characteristics, amongst them, the existence of edge states with counter-propagating modes carrying opposite spins. This new state of matter is protected by symmetries, like Time-Reversal Symmetry (TRS) for instance, where it's necessary that at some point in the Brillouin zone, the edge states mentioned above crossed and form a Kramer¿s pair, this degeneracy protects the opening of a gap as long as the perturbation under the system does not break the underlying symmetry very badly, in colloquial terms, as long as the symmetry remains unbroken in average, but, what does this ¿in average¿ exactly mean?. To obtain quantitative results we use together two wellestablished theories, first of all, for the description and electronic structure of these systems we use Density Functional Theory(DFT), which has been proved to be an excellent tool to explore in detail the electronic nature that takes places in these materials. When we talk about disorder, where the system loses part of the translational symmetry as the inclusion of structural defects or other atoms, or when the TRS could be broken by the inclusion of magnetic atoms, we refer to the theory of Non-Equilibrium Green¿s Functions(NEGF¿s), in this manner we explore the electronic properties in these systems performing calculations using the data from DFT simulations, this allows to find quantities, for instance, the spin coherence lengths in terms of the Transmission which maybe characterizes some Spin Filter behaviour in our samples, or even better, maybe shed light on the quest of the so-called Quantum Anomalous Hall effect (QAHE). On the other hand, we also report new studies on graphene, which initially was proposed to display a Quantum Spin Hall Effect(QSHE) phase, but the lack of strong SOC made it difficult to realize experimentally. In this sense, our results based on proximity effects give new insights into the electronic behavior of this material. We also address a proposal to study several spin-related phenomena, using the Kernel Polynomial Method(KPM) we talk about the possibility of using a toy model, therefore providing a playground to explore different systems probing the topological features coming from it, along with some tests realized in a realistic tight-binding model. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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