Propiedades electrónicas y magnéticas de dicalcogenuros de metales de transición en la nanoescala

• Autores: Güller, Francisco
• Año de publicación: 2015
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Llois, Ana María
• Materia: NANOESTRUCTURAS; DICALCOGENENUROS DE METALES DE TRANSICION; POLARIDAD EN NANOESTRUCTURAS; NANOMAGNETISMO; ONDAS DE DENSIDAD DE ESPIN; NANOESTRUCTURES; TRANSITION METAL DICHALCOGENIDES; POLARITY IN NANOSTRUCTURES; NANOMAGNETISM; SPIN DENSITY WAVES
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

En esta tesis de doctorado se analizan propiedades electrónicas de nanoestructurasde dicalcogenuros de metales de transición. Estos compuestos de naturaleza iónico-covalente, tienen fórmula química MX2, en la cual M es un metal de transición y X puede ser S, Se o Te. Estos compuestos son de naturaleza laminar y tal como acontece con el grafito, las láminas que los constituyen, o sea monocapas de grafeno en el caso del grafito y tricapas atómicas en el caso de los dicalcogenuros, se pueden aislar o separar fácilmente puesto que la unión entre ellas es de tipo van der Waals. En la primera parte de la tesis se exponen propiedades generales de tricapas 2D de los materiales estudiados. Se presentan las características de los dos tipos de politipos, 1T y 1H, en los que aparecen en la naturaleza y se analizael problema de la estabilidad estructural y la preferencia por uno u otro tipo de politipo. Siendo el objeto principal de esta tesis el estudio de propiedades de nanoestructuras cuasi unidimensionales obtenidas a partir de las tricapas MX2, se focaliza en las características de los estados electrónicos y en el efecto de vacanciase impurezas en los dos tipos de nanocintas 1D que se pueden obtener con más facilidad a partir de ellas. Las nanocintas con bordes tipo diente desierra son polares, abordamos en particular los efectos de la presencia de polaridad eléctrica en estas nanocintas y analizamos la evolución de la polaridad con el ancho de las cintas y la estabilidad energética frente a nanocintas nopolares. Surge a raíz de este estudio la predicción de una transición de fasemetalaislante en nanocintas de los dicalcogenuros aislantes MoS2 y MoSe2. En la segunda parte de este trabajo se estudia el surgimiento de magnetismode baja dimensión en nanocintas de dicalcogenuros metálicos, en particularen el caso de nanocintas de NbS2, compuesto que en dimensión mayor noes magnético. El estado fundamental que se encuentra para estas nanocintases de tipo de onda de densidad de espín (SDW) Rastreamos el origen deestas soluciones magnéticas a particularidades de la superficie de Fermi delas tricapas a partir de las cuales se generan las nanocintas.
In this thesis we analyze electronic properties of transition metal dichalcogenidenanostructures. These compounds have the chemical formula MX2,where M is a transition metal atom and X can be S, Se or Te. They showvarying degrees of covalency in their atomic bonds. As in the case of graphite,dichalcogenides have laminar structures. Their constituting layers, atomicmonolayers in the case of graphite (graphene) and trilayers in the case of thedichalcogenides of our interest, can be easily isolated since the interactionbetween them is of van der Waals type. The first part of the thesis describes general properties of 2D trilayers ofthe studied materials. The characteristics of the two polytypes which appearin nature, 1T and 2H, are analyzed, together with the problem of structuralstability and the preference of a given dichalcogenide for one or theother polytype. The main theme of this thesis being the study of quasi onedimensionalnanostructures obtained from the MX2 trilayers, its´ focus is seton the characteristics of the electronic states and on the effect of vacanciesand impurities in the two simplest types of 1D nanoribbons: the so-called zigzagand armchair types. Zig-zag nanoribbons are polar, and we pay specialattention to the effects of electrical polarity in these nanoribbons. We analyzethe evolution of polarity effects with ribbons' width and the energetic stabilityin comparison to non polar nanoribbons. Based on the results of thisstudy, we predict a metal to insulator phase transition in nanoribbons of thenon-metallic dichalcogenides MoS2 y MoSe2. The second part of this work describes the emergence of low-dimensionalmagnetism in nanoribbons of metallic dichalcogenides, in particular NbS2, acompound which does not show magnetic order in two or three dimensions. The ground state found for these nanoribbons is a type of spin density wave (SDW). We trace the origin of these magnetic solutions to peculiarities of the Fermi surface of the trilayers from which the nanoribbons originate.
Fil: Güller, Francisco. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.