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Please use this identifier to cite or link to this item: http://repositorio.unb.br/handle/10482/35444
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Title: Magneto-fotoluminescência e dinâmica de vale dos multiéxcitons em monocamadas de dicalcogenetos de metais de transição
Authors: Vasconcelos, Railson da Conceição
Orientador(es):: Qu, Fanyao
Assunto:: Dicalcogenetos de metais de transição
Éxciton
Biéxciton
Campo magnético
Issue Date: 16-Sep-2019
Citation: VASCONCELOS, Railson da Conceição. Magneto-fotoluminescência e dinâmica de vale dos multiéxcitons em monocamadas de dicalcogenetos de metais de transição. 2019. 117 f., il. Dissertação (Mestrado em Física)—Universidade de Brasília, Brasília, 2019.
Abstract: As monocamadas de dicalcogenetos de metais de transição (DMT), assim como o grafeno, podem ser esfoliadas da sua forma cristalina tridimensional (bulk). No entanto, diferentemente do grafeno, elas possuem um gap de banda direto que as fazem atrativas para possíveis aplicações em eletrônica e optoeletrônica. Além disso, os graus de liberdade do spin e do pseudo-spin do vale estão diretamente acoplados e estabilizados pela forte interação spin-órbita nas bandas de valência e condução, e pela forte interação coulombiana. Além do mais, os momentos magnéticos opostos dos spins e dos vales em𝐾 e𝐾′ se acoplam de forma diferente com um campo magnético externo e alteram os tempos de espalhamento intra e intervale. Neste trabalho, estudamos o controle da polarização de vale com a aplicação de um campo magnético em diferentes direções em monocamadas de DMT baseadas no tungstênio. Observamos que com o campo perpendicular (𝐵⊥) à monocamada, apenas a emissão dos éxcitons claros e biéxcitons emergem e a intensidade de fotoluminescência e a polarização dos vales para excitação com 𝜎+ e 𝜎− exibem um padrão na forma de “X” que indica um acoplamento diferente com o campo. Entretanto, quando um campo magnético paralelo (𝐵‖) é aplicado à monocamada, além da emissão dos éxcitons claros e biéxcitons, também observamos a emissão dos éxcitons escuros intravale A e B que foram “clareados”. A intensidade de fotoluminescência dos éxcitons clareados cresce parabolicamente com 𝐵‖ independente da helicidade da excitação e o efeito de clareamento é muito mais eficiente para os do tipo A. Com o campo inclinado 45∘, a emissão dos éxcitons clareados cresce com o campo e a polarização depende da helicidade de excitação. Além disso, com o aumento do campo, os picos de emissões dos éxcitons claros e escuros dos vales 𝐾 e 𝐾′ se deslocam em direções opostas no espectro de fotoluminescência. Em especial, a separação entre a emissão copolarizada do éxciton escuro A nos dois vales é bem maior que a do éxciton claro e do biéxciton que facilita sua manipulação individual em cada um dos vales. Ademais, com o aumento da temperatura, a intensidade de emissão dos éxcitons clareados A diminui e a dos éxcitons claros e biéxcitons aumentam. Por outro lado, para os éxcitons claros e biéxcitons B, o aumento da temperatura não altera muito suas emissões, mas para os éxcitons clareados B, a intensidade de emissão cresce consideravelmente.
Abstract: Monolayer transition metal dichalcogenides (TMD), just like graphene, can be exfoliated from their bulk form. However, different from graphene, they have a direct band gap that makes them more attractive for potential applications in electronics and optoelectronics. Moreover, since the degrees of freedom of spin and pseudo-spin of the valleys are directly coupled and stabilized by the strong spin-orbit interaction in the valence and conduction bands, these monolayers may also allow for novel device functionalities. Besides, the opposite spin, orbital angular momentum and valley magnetic moments in 𝐾 and 𝐾′ leads to valley splitting of exciton complexes (exciton e biexciton) and, consequently, it changes the intra and inter-valley scattering times. In this work, we studied the valley dynamics of exciton complexes in TMD monolayers subjected to a tilted magnetic field. We predicted that, for out of plane magnetic field, only the emissions of bright excitons and biexcitons emerge, and the photoluminescence intensity and the polarization of the valleys for excitation with 𝜎+ and 𝜎− exhibit a "X" pattern. In contrast, when an in-plane magnetic field (𝐵‖) is applied to the monolayer, aside from bright excitons and biexcitons, we also observe the emission of the brightened intra-valley A and B dark excitons. The photoluminescence intensity of the brightened dark excitons grows parabolically with 𝐵‖, independent on the helicity of the excitation, and the brightening effect is more efficient for type A exciton. With the field tilted 45∘, the emission of the brightened dark excitons increases with the field and polarization depends on the helicity of excitation. Besides, with the increase of the field, the light emission peaks of bright and dark excitons in 𝐾 and 𝐾′ valleys move in opposite directions. Interestingly, the valley splitting of dark A-excitons is much larger than that of the bright exciton and biexciton, which facilitates their individual manipulation in each of the valleys. In addition, as temperature increases, the emission intensity of the brightened A dark exciton decreases, while the bright exciton and biexciton emission increase. On the other hand, the emission of the bright B exciton and biexcitons only weakly depends on temperature, but for brightened B dark exciton, the emission intensity increases considerably.
Description: Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, 2019.
Licença:: A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.
Agência financiadora: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).
Appears in Collections:IF - Mestrado em Física (Dissertações)

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