Espectroscopia de efeitos excitônicos e multi-corpos em materiais bidimensionais

• Processo: 17/20100-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de janeiro de 2018
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2018
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Christiano José Santiago de Matos
• Beneficiário: Henrique Bücker Ribeiro
• Instituição Sede: Centro de Pesquisas Avançadas em Grafeno e Nanomateriais (MackGrafe). Universidade Presbiteriana Mackenzie (UPM). São Paulo , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 15/11779-4 - Efeitos plasmônicos e não-lineares em grafeno acoplado a guias de onda ópticos, AP.TEM
• Bolsa(s) vinculada(s): 18/04926-9 - Espectroscopia de efeitos excitônicos e multi-corpos em materiais bidimensionais, BE.EP.PD
• Assunto(s): Heteroestruturas Materiais bidimensionais
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Dinãmica de portadores no estado excitado | Espectrocopia de fotoluminescência | Espectrocopia Raman | Fotoluminescência de excitação | heteroestruturas | Materiais bidimensionais | Propriedades opticas e electrônicas de materiais

Resumo

Éxcitons em semicondutores bidimensionais (2D), como os dicalcogenetos de metal de transição (TMD), se mostram particularmente interessantes para o estudo de física em sistemas multi-corpos. A baixa dimensionalidade faz com que a sua energia de ligação seja alta o suficiente para torná-los estáveis à temperatura ambiente, enquanto que em cristais tridimensionais a observação de éxcitons em geral requer baixas temperaturas. Da mesma forma, quase-partículas ainda mais complexas, como trions e biéxciton, tornam-se facilmente observáveis em materiais 2D. Além disso, a geometria 2D facilita a manipulação dos níveis energéticos, uma vez que a estrutura eletrônica depende do número de camadas e a energia de ligação dos éxcitons depende do ambiente dielétrico em torno do cristal. Desta forma, é possível ajustar as propriedades ópticas do mesmo tornando-o ideal para construção de dispositivos optoeletrônicos, como emissores e detectores de luz, células fotovoltaicas, dispositivos ópticos não lineares, entre outros. A fim de viabilizar a construção destes dispositivos, o estudo da física fundamental destas quase-partículas em semicondutores 2D é fundamental. Entretanto, o foco das investigações nesta área está atualmente concentrada em TMDs. Por outro lado, existe um grande número de semicondutores lamelares, tais como o fósforo negro (BP), o sulfeto de germânio (GeS) e o seleneto de germânio (GeSe), que requerem maior investigação, e que apresentam propriedades interessantes adicionais, como a anisotropia dos éxcitons e a grande sintonia do \emph{bandgap} com a espessura. Desta forma, neste projeto propomos o estudo de efeitos de multi-corpos em outros materiais semicondutores bidimensionais bem como das consequências de suas propriedades peculiares. Os efeitos do ambiente dielétrico sobre a energia de ligação das quase-partículas serão investigados, assim como os da temperatura sobre as transições ópticas, por meio de fotoluminescência, fotoluminescência de excitação e espectroscopia Raman. O tempo de vida das quase-partículas será investigado por meio de técnicas espectroscópicas resolvidas no tempo, em função do número de camadas do cristal, do substrato e da temperatura, a fim de compreender e controlar a influência destes na dinâmica das quase-partículas. (AU)

Publicações científicas

(6)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

MALDONADO, MELISSA; DA SILVA NETO, MANOEL L.; VIANNA, PILAR G.; RIBEIRO, HENRIQUE B.; DE ARAUJO, CID B.; DE MATOS, CHRISTIANO J. S.; SEIXAS, LEANDRO; JAWAID, ALI M.; BUSCH, ROBERT; RITTER, ALLYSON J.; et al. Femtosecond nonlinear refraction of 2D semi-metallic redox exfoliated ZrTe2 at 800nm. Applied Physics Letters, v. 118, n. 1, JAN 4 2021. (18/25339-4, 17/20100-0, 15/11779-4)

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RIBEIRO, H. B.; RAMOS, S. L. L. M.; SEIXAS, L.; DE MATOS, C. J. S.; PIMENTA, M. A.. Edge phonons in layered orthorhombic GeS and GeSe monochalcogenides. Physical Review B, v. 100, n. 9, SEP 3 2019. (15/11779-4, 12/50259-8, 17/20100-0, 18/04926-9)

MALDONADO, MELISSA; DA SILVA NETO, MANOEL L.; VIANNA, PILAR G.; RIBEIRO, HENRIQUE B.; GORDO, VANESSA O.; CARVALHO, ISABEL C. S.; MENEZES, LEONARDO DE S.; DE ARAUJO, CID B.; DE MATOS, CHRISTIANO J. S.; SEIXAS, LEANDRO; et al. Femtosecond Nonlinear Optical Properties of 2D Metallic NbS2 in the Near Infrared. Journal of Physical Chemistry C, v. 124, n. 28, p. 15425-15433, JUL 16 2020. (17/20100-0, 12/50259-8, 15/11779-4)

KARNI, OURI; BARRE, ELYSE; PAREEK, VIVEK; GEORGARAS, JOHNATHAN D.; MAN, MICHAEL K. L.; SAHOO, CHAKRADHAR; BACON, DAVID R.; ZHU, XING; RIBEIRO, HENRIQUE B.; O'BEIRNE, AIDAN L.; et al. Structure of the moire exciton captured by imaging its electron and hole. Nature, v. 603, n. 7900, p. 17-pg., 2022-03-10. (17/20100-0)

BATISTA, ANDRE JAQUES; VIANNA, PILAR GREGORY; RIBEIRO, HENRIQUE BUCKER; SANTIAGO DE MATOS, CHRISTIANO JOSE; LEONIDAS GOMES, ANDERSON STEVENS. QR code micro-certified gemstones: femtosecond writing and Raman characterization in Diamond, Ruby and Sapphire. SCIENTIFIC REPORTS, v. 9, JUN 20 2019. (15/11779-4, 17/20100-0, 17/12446-4, 12/50259-8)