Effects of external fields to the electronic properties of graphene

Abstract

As propriedades eletrônicas dos materiais desempenham um papel crucial no desenvolvimento de dispositivos modernos, impactando diretamente sua funcionalidade. Nesse contexto, este trabalho explora como campos externos, como deformações mecânicas e campos magnéticos aplicados perpendicularmente, afetam as propriedades eletrônicas do grafeno, utilizando o de método ligações fortes. Analisamos dois tipos de deformações periódicas: uma deformação unidirecional, um “conjunto de calhas”, que quebra degenerescências na estrutura de bandas e introduz lacunas de energia, e uma deformação em “conjunto de bolhas”, que achata as bandas eletrônicas e cria picos intensos na densidade de estados. Exploramos mapas da densidade local de estados dos picos de alta intensidade, mostrando uma distribuição de carga concentrada em algumas regiões. Além disso, investigamos os efeitos eletrônicos decorrentes da quebra de simetria na deformação do tipo bolha. Adicionalmente, estudamos a combinação de uma tensão uniaxial homogênea com um campo magnético perpendicular no espectro da “borboleta de Hofstadter”. O campo externo amplifica os efeitos da tensão, em particular aumentando a abertura de gap no espectro eletrônico. O impacto do coeficiente de Poisson também é considerado, possibilitando ainda maior controle sobre a engenharia de gaps. Esses resultados destacam a viabilidade de ajustar as propriedades eletrônicas do grafeno, abrindo novas possibilidades para dispositivos eletrônicos em escala nanométrica, além de direcionares futuras análises teóricas e experimentais para explorar as interações entre deformações periódicas e campos magnéticos perpendiculares.