Investigação do transporte eletrônico em grafeno e phagrapheno nanoribbons: puro e dopado

Com o constante avanço tecnológico, a área da Nanoeletrônica cresceu nos últimos anos, pela sua importância social no que diz respeito à demanda de dispositivos eletrônicos, cada vez mais sofisticados, resistentes e eficientes. Dentre os nanodispositivos mais estudados, temos o Grafeno e, atualmente, o Phagrafeno, que tem atraído bastante atenção, devido ser um alótropo do Grafeno que tem propriedades físicas similares. Neste trabalho, são investigadas as propriedades eletrônicas e de transporte de material quase 1-D, como as nanofitas de PhaGrapheno em zigue-zague (zzPGNR) dopadas com B e N. É feita uma comparação com materiais quase 1-D puros (zzPGNR e zzGNR) e dopados (zzGNR dopado com B e N) já bem conhecidos na literatura. A questão é: Quais mudanças e quais aplicações ocorrem nas propriedades desses materiais quando sua rede cristalina é modificada? Os cálculos foram realizados utilizando DFT sem spin para as propriedades eletrônicas da célula unitária via pacotes SIESTA/INELASTICA e posteriormente combinados com o NEGF (DFT/NEGF) via pacote TranSIESTA para obter as propriedades de transporte e de espectroscopia de voltagem de transição (TVS) para os dispositivos moleculares. Os resultados exibem o comportamento de transistor de efeito de campo (FET) e transição semicondutor-metal para o zzGNR dopado com B e N, enquanto que comportamento do diodo túnel ressonante (RTD) devido ao surgimento de resistências diferenciais negativas (NDRs) e transição metal-semicondutor para o zzPGNR dopado com B e N. O zzGNR dopado com B e N exibem comportamento de semicondutores do tipo p e n com bandas não degeneradas, enquanto que o zzPGNR dopado com B e N exibem comportamento metálico com bandas não degeneradas e degeneradas, respectivamente. Por fim, foi feito uma investigação do transporte eletrônico via tunelamento entre eletrodos de Carbyne que aumentando a distância na região de espalhamento entre os Carbynes sob voltagem externa aplicada observa-se que a corrente cai e o sistema quase não conduz para voltagens até 0.5V. Entretanto, para maiores voltagens ocorre a transição semicondutor-metal que pode ser observada nos Orbitais Moleculares de Fronteira (HOMO e LUMO) a 0V e 0.9V. Os dispositivos apresentam comportamento de chaveador (0V a 0.5V) e FET (0.5V a 1V).