Browsing by Author "Souza, Thonimar Vieira de Alencar"

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    Angle-tunable intersubband photoabsorption and enhanced photobleaching in twisted bilayer graphene.
    (2021) Pogna, Eva A. A.; Miao, Xianchong; Dreifus, Driele Von; Souza, Thonimar Vieira de Alencar; Moutinho, Marcus Vinicius de Oliveira; Venezuela, Pedro Paulo de Mello; Manzoni, Cristian; Ji, Minbiao; Cerullo, Giulio; Paula, Ana Maria de
    Van der Waals heterostructures obtained by artificially stacking two-dimensional crystals represent the frontier of material engineering, demonstrating properties superior to those of the starting materials. Fine control of the interlayer twist angle has opened new possibilities for tailoring the optoelectronic properties of these heterostructures. Twisted bilayer graphene with a strong interlayer coupling is a prototype of twisted heterostructure inheriting the intriguing electronic properties of graphene. Understanding the effects of the twist angle on its out-of-equilibrium optical properties is crucial for devising optoelectronic applications. With this aim, we here combine excitation-resolved hot photoluminescence with femtosecond transient absorption microscopy. The hot charge carrier distribution induced by photo-excitation results in peaked absorption bleaching and photo-induced absorption bands, both with pronounced twist angle dependence. Theoretical simulations of the electronic band structure and of the joint density of states enable to assign these bands to the blocking of interband transitions at the van Hove singularities and to photo-activated intersubband transitions. The tens of picoseconds relaxation dynamics of the observed bands is attributed to the angle-dependence of electron and phonon heat capacities of twisted bilayer graphene.
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    Controle de propriedades eletromecânicas de dicalcogenetos de metais de transição por microscopia de varredura por sonda.
    (2019) Bessa, Maurício Vasconcelos; Barboza, Ana Paula Moreira; Neves, Bernardo Ruegger Almeida; Barboza, Ana Paula Moreira; Souza, Thonimar Vieira de Alencar; Oliveira, Camilla Karla Brites Queiroz Martins de
    Neste trabalho serão apresentados resultados a respeito de propriedades eletromecânicas de Dicalcogenetos de Metais de Transição (TMDs - Transition Metal Dichalcogenides). Todas as medidas experimentais foram realizadas no Laboratório de Nanoscopia do Departamento de Física da UFMG. Cálculos por primeiros princípios previram que, a aproximação das camadas ou hidrogenação desses materiais poderia levar a diminuição do gap de energia dos mesmos. Utilizando técnicas de Microscopia de Varredura por Sonda foi possível verificar, experimentalmente, este resultado. Analisamos os efeitos produzidos pela aplicação de força compressiva e campo elétrico, em monocamadas e poucas camadas de TMDs. Observamos que os materiais apresentaram duas transições: a primeira ocorre em forças baixas (F < 200 nN), e é devida a hidrogenação da amostra. Já a segunda transição, ocorre em forças mais altas (F > 400 nN) e deve-se a aproximação das camadas dos TMDs estudados. A transição do comportamento semicondutor para o comportamento metálico, induzida pelo fechamento do gap em TMDs, é um processo reversível, dependente da força compressiva e do ambiente em que o experimento é realizado.
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    Crystal-oriented wrinkles with origami-type junctions in few-layer hexagonal boron nitride.
    (2015) Oliveira, Camilla Karla Brites Queiroz Martins de; Gomes, Egleidson Frederik do Amaral; Prado, Mariana C.; Souza, Thonimar Vieira de Alencar; Nascimento, Regiane do; Moreira, Leandro Malard; Batista, Ronaldo Junio Campos; Oliveira, Alan Barros de; Chacham, Helio; Paula, Ana Maria de; Neves, Bernardo Ruegger Almeida
    Understanding layer interplay is the key to utilizing layered heterostructures formed by the stacking of different two-dimensional materials for device applications. Boron nitride has been demonstrated to be an ideal substrate on which to build graphene devices with improved mobilities. Here we present studies on the morphology and optical response of annealed few-layer hexagonal boron nitride flakes deposited on a silicon substrate that reveal the formation of linear wrinkles along well-defined crystallographic directions. The wrinkles formed a network of primarily threefold and occasionally fourfold origami-type junctions throughout the sample, and all threefold junctions and wrinkles formed along the armchair crystallographic direction. Furthermore, molecular dynamics simulations yielded, through spontaneous symmetry breaking, wrinkle junction morphologies that are consistent with both the experimental results and the proposed origami-folding model. Our findings indicate that this morphology may be a general feature of several two-dimensional materials under proper stress-strain conditions, resulting in direct consequences in device strain engineering.
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    Fotografando com uma câmera de pixel único.
    (2021) Souza, Thonimar Vieira de Alencar; Carvalho, Edson José de
    Como alternativa às técnicas fotográficas que utilizam sensores com milhões de pixels, é possível usar uma câmera com apenas um pixel para registrar imagens. Para isso, é necessário iluminar a cena com um feixe luminoso espacialmente modulado e medir a intensidade da luz espalhada com um sensor de pixel único. Este artigo apresenta como uma imagem digital é produzida usando um sistema de baixo custo para montar uma câmera de pixel único. A técnica consiste em se obter uma imagem no domínio de Fourier e convertê-la no domínio espacial usando um algoritmo de transformada rápida de Fourier. O experimento proposto pode ser conduzido por estudantes de graduação em disciplinas de física experimental avançada. Os resultados mostram que o reconhecimento da cena ocorre a partir de 20% do número total de medidas, demonstrando seu potencial em aplicações para sistemas de imageamento com compressão de dados.
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    Propriedades mecânicas, eletrônicas e estruturais de novos materiais 2D.
    (2019) Pinto, Alysson Alves; Matos, Matheus Josué de Souza; Mazzoni, Mário Sérgio de Carvalho; Matos, Matheus Josué de Souza; Batista, Ronaldo Junio Campos; Souza, Thonimar Vieira de Alencar; Chacham, Helio
    Nos últimos anos, uma ampla gama de trabalhos experimentais e teóricos em nanoestruturas bidimensionais (2D) proporcionou uma melhor compreensão das formidáveis propriedades eletrônicas, ópticas e mecânicas dessa classe emergente de materiais. No presente trabalho, modificações das propriedades eletrônicas e estruturais das heteroestruturas grafeno/h-BN, diamondol e bonitrol induzidas por tensão foram investigadas através de cálculos ab initio. Utilizando o formalismo da Teoria do Funcional da Densidade implementada no código SIESTA [1], com o cálculo da relação tensão versus deformação em diferentes direções, verificamos que estes novos materiais possuem módulos de Young maiores que os do grafeno e do h-BN. Além disso, a deformação intrínseca (εint) e a tensão intrínseca (σint) foram determinados a partir do valor máximo de σ. Descobrimos que as heteroestruturas de grafeno/h-BN possuem o maior σint. O valor encontrado para a armchair (zigzag) foi de 52,4 N/m (52,6 N/m). Para o diamondol e o bonitrol, encontramos 42 N/m e 35 N/m na direção zigzag e 37 N/m e 32,5 N/m na direção armchair, respectivamente. Para heteroestruturas de grafeno/h-BN, temos uma força intrínseca quase 65% maior que o grafeno na direção armchair e cerca de 17% maior na direção zigzag. Outra questão interessante diz respeito às mudanças na estrutura de bandas eletrônicas desses novos materiais. Descobrimos que é possível modular o gap de energia de apenas uma componente de spin no caso do diamondol, enquanto a outra componente de spin permanece quase inalterada. Para os outros novos materiais - bonitrol e heteroestruturas grafeno/h-BN - encontramos pequenas alterações na estrutura eletrônica, sem alterações no comportamento condutivo. No entanto, é possível observar mudanças nos níveis de energia em suas faixas de condução. Estes efeitos podem ter uma forte influência nas modulações de propriedades para aplicações tecnológicas e ajudar a esclarecer a física de novos materiais sob deformações mecânicas.
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    Supercollision cooling effects on the hot photoluminescence emission of graphene.
    (2016) Souza, Thonimar Vieira de Alencar; Moreira, Leandro Malard; Paula, Ana Maria de
    We report on hot photoluminescence measurements that show the effects of acoustic phonon supercollision processes in the intensity of graphene light emission. We use a simple optical method to induce defects on single layer graphene in a controlled manner to study in detail the light emission dependence on the sample defect density. It is now well accepted that the graphene photoluminescence is due to black-body thermal emission from the quasi-equilibrium electrons at a temperature well above the lattice temperature. Our results show that as the sample defect density is increased the electrons relax energy more efficiently via acoustic phonon supercollision processes leading to lower electron temperatures and thus lower emission intensities. The calculated intensity decrease due to supercollision energy relaxation agrees well with the experimental data.
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    Twisted bilayer graphene photoluminescence emission peaks at van Hove singularities.
    (2018) Souza, Thonimar Vieira de Alencar; Dreifus, Driele Von; Moreira, Maria Gabriela Cota; Silva Neto, Eliel Gomes da; Yeh, Chao-Hui; Chiu, Po-Wen; Pimenta, Marcos Assunção; Moreira, Leandro Malard; Paula, Ana Maria de
    We report on photoluminescence emission imaging by femtosecond laser excitation on twisted bilayer graphene samples. The emission images are obtained by tuning the excitation laser energies in the near infrared region. We demonstrate an increase of the photoluminescence emission at excitation energies that depends on the bilayer twist angle. The results show a peak for the light emission when the excitation is in resonance with transitions at the van Hove singularities in the electronic density of states. We measured the photoluminescence excitation peak position and width for samples with various twist angles showing resonances in the energy range of 1.2 to 1.7 eV.