SOURCE DE CARBOIIE ET SOURCE D’EHEI^GIE

Os modelos de Tight-Binding explorados no cálculo da estrutura da banda dos DCMTs 2H, podem ser divididos em dois grandes grupos: um com os parâmetros de hopping definidos com base na teoria de grupos e os outros que utilizam a aproximação SK de dois centros , respectiva- mente. O primeiro caso é computacionalmente eficiente, porém não é flexível para ser extendido para sistemas com confinamento finito com baixa simetria, como sistemas desordenados, pontos quânticos e nanofitas. Em contraste o segundo tem sido utilizado com grande flexibilidade, mas a precisão dos mesmo não é tão satisfatória, especialmente para as bandas mais distantes do nível de Fermi. Aqui nós apresentamos, um modelo melhorado com a aproximação SK, incluindo segun- dos vizinhos do tipo M-M e X-X. Como melhoria temos uma precisão comparável ao cálculo de primeiros princípios, tanto na energia como na função de onda (basta comparar a densidade dos estados, por orbital do MTB com o DFT), isso é claramente elucidado através da comparação dos resultados do nosso modelo com uma série de modelos de Tight-Binding amplamente citados na literatura, para as monocamadas de MoS2. Nós fornecemos a transferibilidade dos parâmetros de

SK, incluindo os parâmetros de SOC para cinco diferentes monocamadas de DCMTs 2H (MoS2,

MoSe2, MoTe2, WS2 e WSe2), o que permite aos demais diretamente empregar o nosso modelo

para esses materiais. Adicionalmente, nós empregamos o modelo para explorar as propriedades eletrônicas e efeitos topológicos das nanofitas desses 5 DCMTs 2H. Cabe salientar, que nosso modelo aprimorado de Tight-Binding, não produz apenas a estrutura da banda das monocamadas e nanofitas, mas também pode ser empregado, com um certo grau de confiabilidade, para outros sistemas bidimensionais, tais como heteroestruturas de Van der Waals, pontos quânticos, nanotu- bos, monocamadas de DCMTs 2H com defeitos de vacância, cálculos com deformação da rede (strain), etc.

Nós desenvolvemos uma eficiente metodologia para aumentar efetivamente a polarização do vale dos éxcitons, na monocamada de MoS2, a temperatura ambiente, usando efeitos de proxi-

midade magnética. É conhecido que um campo de exchange quebra a degenerescência do vale. Contudo, uma grande separação do vale não garante uma grande polarização do mesmo. Devido ao tempo de vida ultra curto dos éxcitons bright nos DCMTs 2H, a população excitônica se en- contra longe do quasi-equilíbrio, e a VP é reduzida substancialmente e se torna quase desprezível a temperatura ambiente. Um campo de exchange moderadamente grande, entretanto, pode ajudar a superar esse desafio, através da criação de uma inversão seletiva do vale nos estados mais bai- xos da CB, com spins opostos, e concomitantemente trocando o estado fundamental do éxciton de bright para dark em um único vale. Com a troca seletiva do vale, o estado fundamental dark, com um tempo de vida com algumas ordens de magnitude maior, serve como um reservatório para os éxcitons. Através da excitação térmica, o desbalanceamento da população no vale é sustentada para alcançar um clareamente térmico não-convencional da emissão PL e um aumento mediante

excitação térmica da VP. A intensa PL com a forte e não volátil VP, à temperatura ambiente, nos permite uma engenharia de banda específica em cada vale e nos fornece um controle versátil do grau de liberdade do vale em aplicações de valetrônica.

Nós temos estudado o comportamento dos éxcitons dark nos vales das monocamadas de MoS2, sob o efeito de um campo de exchange inclinado. As componentes fora do plano e no

plano, do campo de exchange, trabalham sinergéticamente para clarear os estados excitônicos inicialmente dark, proibidos pela configuração dos spins. Enquanto o campo no plano mistura os estados de spin-up e -down, relaxando a regra de seleção óptica, o campo fora do plano fecha o gap entre os ramos da CB (vale K apenas), aumentando a população de éxcitons dark, com isso aumentando sua intensidade de emissão. A eficiência no clareamento dos éxcitons dark excede de longe àquela em que só usamos o campo no plano. Além disso, o clareamento é seletivo com relação ao vale, nos levando a uma polarização unitária do vale. O clareamento da emissão do éxciton dark, controlado mediante um campo magnético, com um longo tempo de vida e uma polarização do vale e do spin próxima a 100% pode ser usada na engenharia de um transistor do éxciton mediante o controle magnético do vale, a temperatura ambiente: onde um pequeno campo de exchange inclinado, e um campo fora do plano, podem efetivamente controlar a emissão do éxciton dark com uma relação ON/OFF excedendo 3000.

Embora os DCMTs 2H tenham sido largamente estudados nos últimos anos, ainda existem diversos pontos que podem ser estudados futuramente. Ainda existem poucos trabalhos com multi-camadas de DCMTs 2H, tendo ainda a ausência de um bom modelo de Tight-Binding, com uma descrição próxima ao DFT, para esses sistemas. Podemos também estudar as propriedades ópticas dessas multicamadas, utilizando os mecanismos mencionados nesse trabalho, bem como outros existentes na literatura, para controlarmos a emissão e absorção desses sistemas. Os pon- tos quânticos foram muito pouco explorados, utilizando a modelagem Tight-Binding, a qual pode nos fornecer a um baixo custo computacional, a distribuição de cargas nesses sistemas de baixa dimensionalidade, bem como analisar a mudança dessa distribuição mediante defeitos de vacân- cia no sistema, além disso ainda existem poucas referências com relação ao transporte de cargas e pólarons nesses materiais. Outra possibilidade interessante para estudo seriam as heteroestruturas de Van der Waals, na qual podemos empilhar sob camadas diferentes DCMTs 2H, existe apenas estudos primários dessas heteroestruturas, através de cálculo DFT, poderíamos trabalhar com na- nofitas das mesmas, bem como sistemas de menor dimensionalidade, como os pontos quânticos, analisando as propriedades ópticas e de transporte dos mesmos. Além das futuras perspectivas citadas acima, os DCMTs 2H continuam sendo promissores materiais para utilização em células fotovoltaicas, embora haja uma grande necessidade de uma maior exploração das propriedades desses novos materiais, com as heteroestruturas de Van der Waals, temos uma enorme gama de possíveis combinações entre esses materiais, para assim controlarmos melhor as propriedades de interesse do sistema a ser estudado.