Interacción de una nanocinta de grafeno con la superficie polarizada de un ferroeléctrico usando métodos ab-initio

G. BELLETTI; S. D. DALOSTO; S. TINTE

La Plata

Congreso; VI Reunión Nacional de Sólidos; 2015

Dpto de Física, Fac de Cs Exactas, Univ Nac de la Plata

La integración de grafeno con óxidos ferroeléctricos polarizados hamostrado ser una manera de manipular portadores de carga en el grafeno.A pesar que el grafeno no tiene gap de energía, cuando se corta en nanocintas,éstas poseen gap debido al confinamiento cuántico en la dirección del ancho dela nanocinta. En este trabajo, usando métodos de primeros principioscaracterizamos la interacción de una nanocinta de grafeno con la superficie(001) del ferroeléctrico PbTiO$_3$ con polarización eléctrica perpendicular a lasuperficie en ambos sentidos en configuración de monodominio,incluyendo explícitamente un electrodo metálico abajo. Nuestrosresultados indican que las características superficiales del materialferroeléctrico tales como la relajación atómica y la distribuciónelectrónica, desempeñan un rol determinante en el tipo de dopaje electrónicode la nanocinta de grafeno.  Los resultados muestran el cuadro intuitivo que una polarización eléctrica apuntando hacia abajo induce dopaje tipo $p$ en la nanocinta. Sin embargo, cuando la polarización del ferroeléctrico apunta hacia la nanocinta, ésta sólo se aproxima a un dopaje tipo $n$ sin alcanzarlo.Encontramos también que la polarización ferroeléctrica además de variar el tipo de dopaje electrónico, tal como lo hace en grafeno,es capaz de modificar el gap de energía de nanocintas de grafeno de espesor nanométrico. Por ejemplo, en una nanocinta de 9~AA el gap se cierra a 0.15~eV sin que se rompa la degeneración $alpha-eta$,en comparación con el gap de 0.5~eV en una nanocinta libre.