Transporte eletrônico em um alótropo de grafeno nanofitas de bifenileno com bordas hidrogenadas
Carbon-based nanostructured materials have aroused considerable interest in the scientific community due to their remarkable technological properties. Among the various carbon structures, graphene stands out as an allotropic form with a two-dimensional (2D) hexagonal structure, resulting from the sp...
| Autor principal: | SOUZA, Lucas Pessoa de |
|---|---|
| Grau: | Dissertação |
| Idioma: | por |
| Publicado em: |
Universidade Federal do Pará
2025
|
| Assuntos: | |
| Acesso em linha: |
https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/16766 |
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ir-2011-167662025-02-24T17:08:04Z Transporte eletrônico em um alótropo de grafeno nanofitas de bifenileno com bordas hidrogenadas SOUZA, Lucas Pessoa de DEL NERO, Jordan http://lattes.cnpq.br/5168545718455899 Carbono, Grafeno DFT (Teoria do Funcional da Densidade) Transporte eletronico. Carbon DFT (Density Functional Theory) Electronic transport. CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::TELECOMUNICACOES ELETROMAGNETISMO APLICADO TELECOMUNICAÇÕES Carbon-based nanostructured materials have aroused considerable interest in the scientific community due to their remarkable technological properties. Among the various carbon structures, graphene stands out as an allotropic form with a two-dimensional (2D) hexagonal structure, resulting from the sp² hybridization of carbon. In this work, we investigated the electronic properties of structures based on a 2D allotropic form of carbon, composed of rings of 4, 6 and 8, called Biphenylene. The research used the hydrogenation of the top of Biphenylene nanosheets, with the aim of exploring applications in molecular electronics. To achieve this, we employ Density Functional Theory (DFT) to optimize the structures and combine DFT with the Non-Equilibrium Green Functions method to obtain electronic transport properties. The band structure results indicate that, among the unit cells analyzed, the Biphenylene cell behaves as a conductive material when analyzed in the zigzag direction, while in the archmair direction they present characteristics of semiconductors. Regarding electronic transport properties, the Biphenylene nanodevice demonstrates behaviors like those of a field effect transistor in the studied range. Specifically, the zzBFNRH-O device, which exhibits field-effect transistor characteristics in the range of 0.00 V to 0.07 V, the same behavior we can observe for the zzBFNRH-H device, which exhibits the behavior of a field effect transistor for ranges from 0.00V to 0.50V. We can observe the behavior of the archBFNRH-O device where it indicates the behavior of a metal, presenting current conduction values after 0.10V. The archBFNRH-H device presents the behavior of a semiconductor, which indicates a gap of 1.8eV. We can observe that when the device width increases, this gap decreases. These results demonstrate that structures based on Biphenylene present themselves as a promising alternative for the development of nanodevices and applications in molecular electronics. CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Materiais nanoestruturados à base de carbono despertaram um considerável interesse na comunidade científica devido às suas notáveis propriedades tecnológicas. Dentre as diversas estruturas de carbono, o grafeno se destaca como uma forma alotrópica com uma estrutura hexagonal bidimensional (2D), resultante da hibridação sp² do carbono. Neste trabalho, investigamos as propriedades eletrônicas de estruturas baseadas em uma forma alotrópica 2D do carbono, composta por anéis de 4, 6 e 8, denominado Bifenileno. A pesquisa utilizou a hidrogenação do topo de nanofolhas de Bifenileno, com o objetivo de explorar aplicações em eletrônica molecular. Para isso, empregamos a Teoria do Funcional da Densidade (DFT) para a otimização das estruturas, e combinamos a DFT com o método de Funções de Green Fora do Equilíbrio para a obtenção das propriedades eletrônicas de transporte. Os resultados da estrutura de banda indicam que, entre as células unitárias analisadas, a célula de Bifenileno se comporta como um material condutor quando analisado na direção zigue-zague, enquanto na direção archmair apresentam características de semicondutores. No que se refere às propriedades de transporte eletrônico, o nanodispositivo de Bifenileno demonstra comportamentos semelhantes aos de um transistor de efeito de campo no intervalo estudado. Especificamente, o dispositivo zzBFNRH-O que exibe características de transistor de efeito de campo no intervalo de 0,00 V a 0,07 V o mesmo comportamento podemos observar para o dispositivo zzBFNRH-H que apresenta comportamento de um transistor de efeito de campo para intervalos de 0.00V a 0.50V. Podemos observar o comportamento do dispositivo archBFNRH-O onde indica o comportamento de um metal, apresentando valores de condução de corrente após 0.10V. Já o dispositivo archBFNRH-H apresenta um comportamento de um semicondutor onde indica um gap 1.8eV, podemos observar que ao aumentar largura do dispositivo este gap diminui. Esses resultados demonstram que estruturas baseadas em Bifenileno apresentam-se como uma promissora alternativa para o desenvolvimento de nanodispositivos e aplicações em eletrônica molecular. http://lattes.cnpq.br/9595023159000284 2025-01-28T14:42:32Z 2025-01-28T14:42:32Z 2024-11-06 Dissertação SOUZA, Lucas Pessoa de. Trasnsporte eletrônico em um alótropo de grafeno nanofitas de bifenileno com bordas hidrogenadas. Orientador: Jordan Del Nero. 2024. 72 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Instituto de Tecnologia, Universidade Federal do Pará, Belém, 2024. Disponível em:https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/16766 . Acesso em:. https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/16766 por Acesso Aberto Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ application/pdf Universidade Federal do Pará Brasil Instituto de Tecnologia UFPA Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica Disponível via internert através do correio eletrônico: bibliotecaitec@ufpa.br |
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Repositório Institucional - Universidade Federal do Pará |
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Carbono, Grafeno DFT (Teoria do Funcional da Densidade) Transporte eletronico. Carbon DFT (Density Functional Theory) Electronic transport. CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::TELECOMUNICACOES ELETROMAGNETISMO APLICADO TELECOMUNICAÇÕES |
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Carbon-based nanostructured materials have aroused considerable interest in the scientific community due to their remarkable technological properties. Among the various carbon structures, graphene stands out as an allotropic form with a two-dimensional (2D) hexagonal structure, resulting from the sp² hybridization of carbon. In this work, we investigated the electronic properties of structures based on a 2D allotropic form of carbon, composed of rings of 4, 6 and 8, called Biphenylene. The research used the hydrogenation of the top of Biphenylene nanosheets, with the aim of exploring applications in molecular electronics. To achieve this, we employ Density Functional Theory (DFT) to optimize the structures and combine DFT with the Non-Equilibrium Green Functions method to obtain electronic transport properties. The band structure results indicate that, among the unit cells analyzed, the Biphenylene cell behaves as a conductive material when analyzed in the zigzag direction, while in the archmair direction they present characteristics of semiconductors. Regarding electronic transport properties, the Biphenylene nanodevice demonstrates behaviors like those of a field effect transistor in the studied range. Specifically, the zzBFNRH-O device, which exhibits field-effect transistor characteristics in the range of 0.00 V to 0.07 V, the same behavior we can observe for the zzBFNRH-H device, which exhibits the behavior of a field effect transistor for ranges from 0.00V to 0.50V. We can observe the behavior of the archBFNRH-O device where it indicates the behavior of a metal, presenting current conduction values after 0.10V. The archBFNRH-H device presents the behavior of a semiconductor, which indicates a gap of 1.8eV. We can observe that when the device width increases, this gap decreases. These results demonstrate that structures based on Biphenylene present themselves as a promising alternative for the development of nanodevices and applications in molecular electronics. |
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