Estrutura eletrônica do Grafeno e Nanofitas : efeito de spin-órbita e strain

Abstract

Estudou-se a estrutura eletrônica do grafeno e das nanofitas (com fronteiras armchair e zigzag),usando o método de tight-binding e levando-se em conta somente as interaç˜oes entre primeiros vizinhos. Mostra-se que as bandas de conduç˜ao e valência se tocam em seis pontos dentro da primeira zona de Brillouin do grafeno, com uma distribuiçao hexagonal sendo dois desses pontos inequivalentes, K e K0. O gap de energia entre a banda de condução e a banda de valência depende fortemente do tipo da nanofita, como armchair ou zigzag e da largura da nanofita. Demonstramos também que o strain pode ser usado como uma ferramenta para manipular as propriedades do grafeno. Para estudar sistematicamente os efeitos de strain, aplicamos strain uni- e biaxial, respectivamente. Percebe-se que as estruturas eletrônicas do grafeno podem ser alteradas através da mudança da direç˜ao e magnitude do strain. Finalmente, inserimos no modelo as interações de Rashba de spin-órbita, cuja magnitude pode ser controlada pelo campo elétrico aplicado na direç˜ao normal ao plano do grafeno. Percebemos que a interaçao Rashba de spin-órbita pode desempenhar um papel importante na estrutura eletrônica do grafeno. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT

The electronic struture of graphene and nanoribbons (armchair and zigzag boundaries) have been studied throught the tight-binding method. We have considered only the first-neighbours interactions. We showed that conduction band and valence band make contact with each other at the Dirac point energy in six points inside the Brillouin zone of graphene with an hexagonal distribution and two inequivalents ones, the K and K0 points. The energy gap between these bands strongly depends of the nanoribbon type, armchair or zigzag and also the width of nanoribbon. We also demonstrated that strain could be used to manipulate the graphene properties. To study sistematicaly the strain effects,we have applied uniaxial and biaxial strain, respectively. We realized that graphene electronic strutures can be modified by changing the direction and magnitude of strain. Finally, we have considered the Rashba spin-orbit interaction, which magnitude can be controlled by an external electric field applied in the normal direction of the graphene plane. As an important result we have found Rashba spin-orbit interaction plays an important role in graphene electronic struture.