Estrutura eletrônica e propriedades magneto ópticas dos pontos quânticos de dissulfeto de molibdênio

Abstract

Monocamadas de Dicalcogenetos de metais de transição (DCMT) possuem um gap direto na região de espectro visível, ideal para aplicação em optoeletrônica. A monocamada do bulk bidimensional de DCMT com geometria infinita exibe um forte confinamento unidimensional de portadores de carga, mas preserva a dispersão do tipo bulk no plano 2D. Em contraste, o ponto quântico (PQ) de DCMT é restrito nas três dimensões, as quais apresentam propriedades ópticas e eletrônicas ajustáveis ao tamanho, além das notáveis características relacionadas aos graus de liberdade do spin e do vale herdados dos materiais bidimensionais do tipo bulk. Assim PQs de DCMT são promissores blocos de construção em sistemas integrados de informação quântica, spintrônica e optoeletrônica. Nós obtivemos a energia efetiva do efeito Zeeman (EEZ) e o espectro de absorção magneto-óptico em PQs circulares de monocamadas de DCMT sujeitos a um campo magnético perpendicular fora do plano, mais especificamente o MoS2. Em contraste, a monocamada do bulk bidimensional de DCMT, os níveis de energia nos PQs de DCMT apresentam dependência não linear com o campo magnético aplicado. Conforme o aumento do campo magnético, os níveis evoluem de energias atômicas degeneradas no vale para níveis de Landau com quebra de simetria inverso temporal (SIT). Nós calculamos que a energia Zeeman do vale, a qual mede a separação entre os níveis de energia nos vales K e K', mostra uma dependência linear com o campo magnético, e seu sinal pode ser invertido através da mudança de direção do campo magnético aplicado. Notavelmente, a energia Zeeman no vale é robusta em relação ao tamanho do PQ. Além disso, nós também prevemos o espectro de absorção magneto-óptico em PQs de DCMT sob luz circularmente polarizada (CP) e luz linearmente polarizada (LP). Para luz CP, nós observamos um espectro de absorção com seleção do vale pela polarização, conforme mostrado na monocamada do bulk bidimensional. Entretanto, diferente da monocamada, a qual possui um espectro de absorção com freqüências fixas, tanto a intensidade como a freqüência de absorção podem ser ajustadas através da geometria do PQ em conjunto com o campo magnético. Além disso, para luz LP, nós achamos a absorção óptica dependente do spin mas sem a polarização do vale.