Estudo teórico de transições de fase topológica na franqueita: uma heteroestrutura de van der Waals de formação natural

bibo.pageEnd97
dc.contributor.advisor1Paz, Wendel Silva
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0001-5737-0633
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8332147920469110
dc.contributor.authorBatista, Nathanael Nardoto
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000000161033592
dc.contributor.authorLatteshttps://orcid.org/0000-0001-6103-3592
dc.contributor.referee1Freitas, Jair Carlos Checon de
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000000244742474
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3074997830683878
dc.contributor.referee2Scopel, Wanderla Luis
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000000220918121
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/1465127043013658
dc.contributor.referee3Lee, Eduardo Jian Hua
dc.date.accessioned2024-05-30T00:49:42Z
dc.date.available2024-05-30T00:49:42Z
dc.date.issued2021-09-06
dc.description.abstractIn this work, we intended to investigate the electronic and topological proprieties of the franckeite, a non- stoichiometric material formed by alternated stacking layers. The layers have different compositions, symmetries and periodicity. This characteristics lead to an incommensurate crystal structure e held partially by van der Waals and partially by ionic interactions. For our research we used the Functional Density Theory | DFT, with it was possible to predict a topological phase transition caused by the stoichiometric changes in one the franckeite`s layers. To study this matter our work was divided in three main parts. We began by exploring the theoretical bases that sustain the Functional Density Theory, in order to better comprehend the tools used in our study of franckeite. The following step was, starting from the simplified interpretation proposed by Haldane we study the Berry`s Theory, both helped us to better gasp at some proprieties that are a present in all topological materials. At last, in order to explore the franckeite`s topological phases we concluded the following steps: 1) direct calculation of Z2 topological invariant; 2) study the rising of band inversion around S point as well as it`s orbital composition; 3) compute the surface`s states; and 4) calculate the band structure for a few layers system. With this stages it was possible to build a topological phase space for the chemical composition changes occurring in individual layers.
dc.description.resumoNeste trabalho nos propusemos a investigar as propriedades eletrônicas e topológicas da franqueita, um material não-estequiométrico formado pelo empilhamento de camadas alternadas. As camadas que compõe o mineral objeto deste estudo possuem diferentes composições simetrias e periodicidades. Tais características levam a uma estrutura cristalina incomensurável, que é mantida parcialmente por interações de van der Waals e parcialmente por interações iônicas. Nossa pesquisa se baseou na Teoria do Funcional da Densidade - DFT, a partir da qual foi possível prever uma transição de fase topológica originada por mudanças estequiométricas em uma das camadas que compõem a franqueita. A fim de realizar o estudo supracitado a presente dissertação se dividiu em três partes principais. Inicialmente, buscamos explorar a fundamentação teórica por detrás da Teoria do Funcional da Densidade a fim de compreender com mais propriedade os mecanismo a serem utilizados em nosso estudo da franqueita. Em seguida, a fim de compreendermos a classificação topológica Z2 atribuída aos materiais, partindo da interpretação simplificada proposta por Haldane, nos debruçamos sobre a teoria de Berry que nos ajudaram a compreender algumas propriedades comuns a todos os materiais topológicos. Por fim, para investigarmos as fases topológicas da franqueita seguimos uma série de passos: 1) calculamos o invariante topológico Z2 diretamente; 2) estudamos a formação da inversão de bandas em torno do ponto S, bem como sua composição orbital; 3) calculamos os estados de superfície; e 4) calculamos a estrutura de bandas para um sistema de poucas camadas. Seguindo essas etapas foi possível construir o Espaço de Fase Topológica para mudanças na composição química nas camadas individuais.
dc.formatText
dc.identifier.urihttps://dspace5.ufes.br/handle/10/14919
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Física
dc.publisher.departmentCentro de Ciências Exatas
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Física
dc.rightsopen access
dc.subjectIsolantes topológicos
dc.subjectfranqueita
dc.subjectDFT
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqFísica
dc.titleEstudo teórico de transições de fase topológica na franqueita: uma heteroestrutura de van der Waals de formação natural
dc.title.alternativeTheoretical Study of Topological Phase Transitions in the Francheite: A Van der Waals Heterostructure of Natural Formation
dc.typemasterThesis

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