Ingeniería de Floquet para el transporte de carga en sistemas bidimensionales
En este trabajo se estudian algunos efectos producidos por la interacción entre ciertos materiales bidimensionales y la radiación electromagnética. Más precisamente, estudiaremos el disulfuro de tungsteno WS2 (como representante de la familia de dicalcogenuros de metales de transición) y el grafeno...
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| Autor principal: | |
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| Formato: | Tesis NonPeerReviewed |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
2022
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| Materias: | |
| Acceso en línea: | http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/1076/1/Huam%C3%A1n_Guti%C3%A9rrez.pdf |
| Aporte de: |
| Sumario: | En este trabajo se estudian algunos efectos producidos por la interacción entre ciertos materiales bidimensionales y la radiación electromagnética. Más precisamente, estudiaremos el disulfuro de tungsteno WS2 (como representante de la familia de dicalcogenuros de metales de transición) y el grafeno en el régimen Hall. El primero de estos materiales es un aislante ordinario, mientras que el segundo exhibe características de un aislante topológicamente no trivial. Observaremos que, sometidos a iluminación, el primero adquiere propiedades de no
equilibrio equivalentes a las de un aislante topológico. En particular, en ambos casos se forman brechas de cuasienergía (una extensión del concepto de energía válida para este tipo de sistemas) que pueden albergar estados de borde conductores en su interior. Estos estados,
como se puede mostrar en el caso del grafeno irradiado, son quirales y robustos: poseen un sentido de propagación bien definido y que no cambia si la muestra posee imperfecciones, es decir, son robustos frente al desorden.
La interacción entre el láser y estos materiales se introduce en los elementos de salto entre los sitios de la red. Esto puede hacerse tanto en un modelo continuo cuanto en la aproximación de enlace fuerte. De esta forma se introduce una dependencia temporal en el hamiltoniano de
estos sistemas que podemos suponer periódica en el tiempo con el mismo período del láser. Con esta suposición el nuevo hamiltoniano puede tratarse usando el formalismo de Floquet. Los objetos de nuestros estudio serán dos: las bandas de cuasienergía o de Floquet, que son una extensión para sistemas dependientes del tiempo de las bandas de Bloch usuales, y la conductancia o transmitancia dc (en el formalismo que Landauer-Büttiker que usaremos ambas cantidades son equivalentes). Esta última será calculada en dispositivos de dos (grafeno y disulfuro de tungsteno) y seis (grafeno) terminales. Notaremos que, mientras que en sistemas estáticos la correlación entre bandas de energía y conductancia es bastante clara, este no es el caso en sistemas iluminados (o en general, forzados).
El caso del grafeno iluminado en el régimen Hall es de especial interés ya que un campo magnético determina un régimen aislante particular o topológicamente distinto de un aislante ordinario, y que se modifica al someter la muestra a iluminación. Por otra parte, el hecho de que en el régimen Hall el transporte de carga se dé principalmente en los bordes, hace este problema cualitativamente distinto al del WS2, donde hay que separar las contribuciones de estados localizados en los bordes y lejos de estos. Además, la conductancia Hall muestra una dependencia con la helicidad del láser incidente, invirtiendo su signo cuando la helicidad del láser cambia. Esto permite la manipulación de la señal Hall simplemente modificando el sentido de polarización del láser.
Además, discutiremos algunos resultados concernientes a sistemas con desorden en grafeno, con el objetivo de determinar en qué medida los resultados anteriores se mantienen o se modifican. Finalmente presentaremos las conclusiones a las que se ha arribado en esta tesis. |
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