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metadata.teses.dc.title: Anisotropy of the raman and infrared optical activity on layered metal monochalcogenides: GaSe and GeSe
metadata.teses.dc.creator: Santos, Diêgo Silva
metadata.teses.dc.creator.Lattes: http://lattes.cnpq.br/7755337496712417
metadata.teses.dc.contributor.advisor1: Soares, Jenaina Ribeiro
metadata.teses.dc.contributor.advisor-co1: Lobato, Raphael Longuinhos Monteiro
metadata.teses.dc.contributor.referee1: Araujo, Paulo T.
metadata.teses.dc.contributor.referee2: Marques, Flávio Augusto de Melo
metadata.teses.dc.subject: Seleneto de Gálio
Seleneto de Germânio
Materiais laminares
Anisotropia no plano
Espalhamento Raman
Materiais bidimensionais (2D)
Gallium Selenide
Germanium Selenide
Layered Materials
In-plane anisotropy
Raman Scattering
Two-dimensional (2D) materials
metadata.teses.dc.date.issued: 14-Dec-2017
metadata.teses.dc.description.sponsorship: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
metadata.teses.dc.identifier.citation: SANTOS, D. S. Anisotropy of the raman and infrared optical activity on layered metal monochalcogenides: GaSe and GeSe. 2017. 59 p. Dissertação (Mestrado em Física) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2017.
metadata.teses.dc.description.resumo: Os recentes desenvolvimentos na área de materiais bidimensionais (2D) tem dado novo impulso aos estudos de nanomateriais. Em razão disto, desde a descoberta do grafeno por Novoselov e Geim em 2004, as pesquisas sobre estes materiais tem crescido rapidamente. O grafeno possui propriedades mecânicas, elétricas, térmicas e ópticas, únicas e com grande potencial em aplica- ções tecnológicas. Entretanto, diversos dispositivos eletrônicos e optoeletrônicos requerem um band gap, e a busca por semicondutores de baixa dimensionalidade com band gap no intervalo eletromagnético do infravermelho ao visível torna-se então um campo ativo. Vários materiais bidimensionais, como os metais de transição dicalcogenetos, os monocalcogenetos de metais de pós-transição e os monocalcogenetos do grupo IV, têm sido alvos de pesquisas visando suas promissoras aplicações tecnológicas. Este trabalho visa estudar as propriedades ópticas de dois destes materiais: o monocalcogeneto de metal de pós-transição, seleneto de gálio (GaSe); e o monocalcogeneto pertencente ao grupo IV, seleneto de germânio (GeSe). O GaSe é um semicondutor laminar com propriedades lubrificante, optoeletrônica, fotovoltaica e óptica não-linear, potencialmente promissoras em aplicações tecnológicas. Entretanto, ainda é muito pouco explorado em termos de engenharia de tensão (do inglês strain engineering). Este trabalho estuda teoricamente a evolução dos modos ópticos ativos nas espectroscopias Raman e infravermelho para uma monocamada de GaSe quando submetida a uma tensão uniaxial. Os resultados obtidos tornam mais claros alguns aspectos fundamentais de engenharia de tensão aplicada ao desenvolvimento de nano-sensores de pressão, e trazem, por meio de espectroscopia Raman, uma forma rápida e confiável de identificar a estrutura e a orientação cristalográfica da amostra. Tanto os resultados para as propriedades dependentes de simetria, como a atribuição de simetria do modo e regras de seleção para a atividade no Raman e no infravermelho, podem ser estendidos a todos os materiais isoestruturais. O GeSe é outro semicondutor laminar, porém com uma estrutura ortorrômbica intrínseca. Esta simetria anisotrópica tem atraído particular interesse aos materiais de sua família, devido a, por exemplo, sua esperada resposta óptica anisotrópica, embora a literatura ainda careça de trabalhos neste âmbito para o GeSe. Este trabalho investiga a reposta óptica anisotrópica do GeSe por meio de espalhamento Raman polarizado em um floco (do inglês flake) monocristalino fino. Os resultados apresentados mostram a dependência angular dos modos ativos no Raman, obtidos por meio de medições experimentais, assim como sua concordância com resultados do modelo teórico. Este trabalho busca por uma nova ferramenta para a obtenção da orientação cristalográfica do GeSe e incrementam o conhecimento sobre sua resposta óptica, pré-requisitos fundamentais neste campo de pesquisa e para futuras aplicações tecnológicas.
metadata.teses.dc.description.abstract: Recent developments in the area of two-dimensional (2D) materials have given new impetus to the studies of nanomaterials. Thence, since the discovery of graphene by Novoselov and Geim in 2004, researches on these materials have increased quickly. Graphene has mechanical, electrical, thermal, and optical unique physical properties with promising potential in technological applications. However, diverse electronic and optoelectronic devices require a band gap, and the quest for new low-dimensional semiconductors with band gap in the infrared to visible electromagnetic range is an active field. Several other two-dimensional materials, such as transition metal dichalcogenides (TMD’s), post-transition metal monochalcogenides, and the group IV monochalcogenides, have been subjects of research aimed at their promising technological applications. This work aims to study the optical properties of two of these materials: the posttransition metal monochalcogenide gallium selenide (GaSe), and the one belonging to the group IV monochalcogenide, germanium selenide (GeSe). The GaSe is a layered semiconductor with lubricating, optoelectronic, photovoltaic and non-linear optics properties, potentially promising in technological applications. However it is still little explored in terms of strain engineering. This work theoretically studies the evolution of active optical modes in Raman and infrared spectroscopies for a GaSe monolayer when subjected to an uniaxial strain. The obtained results clarify some fundamental aspects of strain engineering for the development of nanostructured strain sensors and, through Raman spectroscopy, bring a fast and reliable strategy to identify the structure and crystallographic orientation of the sample. The results for symmetry dependent properties, as mode symmetry assignment and selection rules for Raman and infrared activity, can be extended to all isostructural materials. The GeSe is another layered semiconductor, but with an intrinsic orthorhombic structure. This anisotropic symmetry has attracted particular interest to the materials of its family due to, for example, the expected anisotropic optical response, although the literature still lacks work in this field for the GeSe. This work investigates the anisotropic optical response of the GeSe by polarized Raman scattering in a thin flake. The results, obtained by experimental measurements, show the angular dependence of the Raman active modes, as well as their agreement with results of the theoretical model. This work provides a new tool to obtain the crystallographic orientation of the GeSe and increase the knowledge about its optical response, fundamental prerequisites for both this research field and future technological applications.
metadata.teses.dc.identifier.uri: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/28263
metadata.teses.dc.publisher: Universidade Federal de Lavras
metadata.teses.dc.language: por
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