Propriedades eletrônicas em nanoestruturas de mono e bicamada de grafeno calculadas via modelo tight binding

In this work, we investigate the electronic properties of confined systems, subject to mechanical perturbation and external potentials in a mono and bilayer graphene using the tight-binding model. Two types of nanostructures were investigated: mono and bilayer nanoribbon of graphene with armchair and zigzag edges, and quantum rings bilayer graphene with different geometric shapes and edges. For monolayer graphene nanoribbons, we induced a simple shear in the structure, with or without constant electric field in the plane, thereby investigating the effects on the energy spectrum. The additive effect of these pertubation opens a gap in the band struture, making the armchair semiconductor ribbon in large thickness scales. In this way we analyze how external parameters such as simple shear strain (γ) and electric field (F), modulate the gap of energy. For bilayer graphene nanoribbon, we analyze the dispersion relation for structures subjected to simple shear strain, with equal intensities in both layers plus electric field perpendicular to the plane of the layers. We verified that the effective action of the simple shear strain modifies the energy levels in a qualitative way to that observed in monolayer graphene nanoribbons, and associating this perturbation with the effect of the electric field perpendicular to the plane, we observed that Bernal stacked in nanoribbon (AB) also exhibit the possibility of modulating the magnitude of the energy gap, making non-gap configurations (ie metal ribbon) into semiconductors. In addition to the work on nanostructures, we developed a systematic study for Bernal-type stacking quantum rings bilayer graphene, investigating the energy and probability density spectra for rings with different types of geometry, edges, inner edge alignment and external, in the presence or absence of magnetic field perpendicular to the structure. Thus, we compare the theoretical results obtained with those reported in the literature for quantum rings in monolayer graphene , highlighting the similarities and differences between the characteristics of such confinement structures. Neste trabalho, investigamos as propriedades eletrônicas de sistemas confinados, sujeitos a perturbações mecânicas e potenciais externos em nanoestruturas de mono e bicamada de grafeno por meio do modelo tight − binding. Dois tipos de nanoestruturas foram investigadas: nanofitas em mono e bicamada de grafeno com bordas armchair e zigzag, e anéis quânticos de bicamada de grafeno com diferentes formas geométricas e bordas. Para as nanofitas em monocamada de grafeno, foi aplicado uma deformação tipo cisalhamento simples na estrutura, na presença ou não de campo elétrico constante no plano, investigando dessa forma os efeitos no espectro de energia: o efeito aditivo dessas perturbações abre um gap na relação de dispersão, tornando nanofita armchair semicondutora em grandes escalas de espessura, analisando assim como parâmetros externos, tensão de cisalhamento simples (γ) e campo elétrico (F), modulam o gap de energia. Para nanofitas em bicamada de grafeno, analisamos a relação de dispersão para estruturas submetidas a tensão cisalhamento simples, com intensidades iguais em ambas camadas, mais a adição de campo elétrico perpendicular ao plano das camadas. Verificamos que a ação efetiva da tensão de cisalhamento simples, modifica os níveis de energia de maneira qualitativa ao observado em nanofitas em monocamada de grafeno, e associando essa pertubação ao efeito do campo elétrico perpendicular ao plano, observamos que nanofitas com empilhamento do tipo Bernal (AB), exibem a possibilidade de modular a magnitude do gap de energia, tornando configurações com ausência de gap (isto é, nanofitas metálicas) em semicondutoras. Em adição aos trabalhos em nanoestruturas, desenvolvemos um estudo sistemático para anéis quânticos de bicamada de grafeno com empilhamento do tipo Bernal (AB), investigando os espectros de energia e densidade de probabilidade para anéis com diferentes tipos de geometria, bordas, alinhamento entre bordas interna e externa, na presença ou ausência de campo magnético perpendicular à estrutura. Dessa maneira, comparamos os resultados teóricos obtidos com os reportados na literatura para anéis quânticos em monocamadas de grafeno, destacando as similaridades e diferenças entre as características de tais estruturas de confinamento.