Dissertação

Momentos localizados em grafeno com interação spin-órbita Rashba

Este trabalho explora os momentos magnéticos de impurezas no grafeno sob a influência do acoplamento spin-órbita de Rashba. Como modelo estudado nesta Dissertação, tomou-se uma folha de grafeno, à qual se introduziu o acoplamento spin-órbita de Rashba e a impureza de Anderson adsorvida sobre à sua s...

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Autor principal: Arouche Sobrinho, Mariano Faustino Martins
Outros Autores: http://lattes.cnpq.br/2802556748842012
Grau: Dissertação
Idioma: por
Publicado em: Universidade Federal do Amazonas 2024
Assuntos:
CIENCIAS EXATAS E DA TERRA: FISICA: FISICA DA MATERIA CONDENSADA
Grafeno
Modelo de Anderson
Aproximação de Campo Médio
Acoplamento spin-órbita de Rashba
Acesso em linha: https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/10481
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spelling oai:https:--tede.ufam.edu.br-handle-:tede-104812024-11-12T05:06:48Z Momentos localizados em grafeno com interação spin-órbita Rashba Localized magnetic moments in graphene with Rashba spin-orbit interaction Arouche Sobrinho, Mariano Faustino Martins Frota, Hidembergue Ordozgoith da http://lattes.cnpq.br/2802556748842012 http://lattes.cnpq.br/5700103079488064 Chaudhuri , Puspitapallab Piotrowski, Maurício Jeomar Gusmão, Marta Silva Saantos CIENCIAS EXATAS E DA TERRA: FISICA: FISICA DA MATERIA CONDENSADA Grafeno Modelo de Anderson Aproximação de Campo Médio Acoplamento spin-órbita de Rashba Este trabalho explora os momentos magnéticos de impurezas no grafeno sob a influência do acoplamento spin-órbita de Rashba. Como modelo estudado nesta Dissertação, tomou-se uma folha de grafeno, à qual se introduziu o acoplamento spin-órbita de Rashba e a impureza de Anderson adsorvida sobre à sua superfície. Inicialmente, escreveu-se os componentes do modelo estudado em termos das coordenadas espaciais e, em seguida, por meio de uma transformação de Fourier, essas componentes foram reescritas nas coordenadas dos momentos, que são apropriadas para o estudo das propriedades eletrônicas do modelo. Como usual na literatura, o Hamiltoniano correspondente à folha do grafeno foi descrito na aproximação de tight-binding. Considerando que a impureza de Anderson é constituída por um termo que representa a interação de Coulomb entre dois elétrons no mesmo orbital, a diagonalização do modelo estudado torna-se complexa, exigindo técnicas de muitos corpos que fogem do escopo desta dissertação. Em razão disso, utilizou-se o método da aproximação de campo médio para o Hamiltoniano da impureza de Anderson, de maneira que o Hamiltoniano do modelo foi tratado nessa aproximação. Nesse método, o número de ocupação do orbital da impureza de Anderson, que passa a compor o Hamiltoniano do modelo, é inicialmente desconhecido, o que torna necessário, paralelamente ao cálculo das propriedades eletrônicas, obtê-lo autoconsistentemente. Para obter essas propriedades, escreveu-se o Hamiltoniano do modelo em termos de sua matriz equivalente, em uma base apropriada, formada pelos operadores criação e destruição que o descrevem. Por meio de um algoritmo numérico implementado em Python, o Hamiltoniano é diagonalizado de forma autoconsistente à temperatura zero, possibilitando a análise das bandas de energia, da densidade de estados (DOS), da densidade de estados parcial (PDOS) e da magnetização da impureza de Anderson. Observou-se que, a presença de impurezas forma momentos magnéticos sem criar gaps de energia nos pontos de Dirac. Porém, em certas regiões do espaço paramétrico do modelo, a introdução do acoplamento spin-órbita de Rashba elimina esses momentos magnéticos e introduz um gap energético nos pontos de Dirac, destacando o papel crítico do acoplamento spin-órbita na modulação das propriedades magnéticas e eletrônicas do grafeno. This work explores the magnetic moments of impurities in graphene under the influence of Rashba spin-orbit coupling. The model studied in this Dissertation is made up of a graphene sheet, to which the Rashba spin-orbit coupling was introduced and the Anderson impurity adsorbed on its surface. Initially, the components of the studied model were written in terms of spatial coordinates and then, through a Fourier transformation, these components were rewritten in moment coordinates, which are appropriate for studying the electronic properties of the model. As usual in the literature, the Hamiltonian corresponding to the graphene sheet was described in the tight-binding approximation. Considering that the Anderson impurity is constituted by a term that represents the Coulomb interaction between two electrons in the same orbital, the diagonalization of the studied model becomes complex, requiring many-body techniques that are beyond the scope of this dissertation. For this reason, the mean field approximation method was used for the Hamiltonian of the Anderson impurity, so that the Hamiltonian of the model was treated in this approximation. In this method, the occupation number of the Anderson impurity orbital, which makes up the Hamiltonian of the model, is initially unknown, Then, in parallel to the calculation of the electronic properties, this occupation number is calculated self-consistently. To obtain the electronic properties, the Hamiltonian of the model was written in terms of its equivalent matrix, in an appropriate base, formed by the creation and destruction operators that describe it. Using a numerical algorithm implemented in Python, the Hamiltonian is diagonalized in a self-consistent way at zero temperature, enabling the analysis of energy bands, density of states (DOS), partial density of states (PDOS) and impurity magnetization by Anderson. It was observed that the presence of impurities forms magnetic moments without creating energy gaps at the Dirac points. However, in certain regions of the model’s parameter space, the introduction of Rashba spin-orbit coupling eliminates these magnetic moments and introduces an energetic gap at the Dirac points, highlighting the critical role of spin-orbit coupling in modulating magnetic and electronic properties of graphene. CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior 2024-11-11T21:17:43Z 2024-03-04 Dissertação AROUCHE SOBRINHO, Mariano Faustino Martins. Momentos magnéticos localizados em grafeno com interação spin-órbita de Rashba. 2024. 63 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus (AM), 2024. https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/10481 por Acesso Aberto https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ application/pdf Universidade Federal do Amazonas Instituto de Ciências Exatas Brasil UFAM Programa de Pós-graduação em Física
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