http://hdl.handle.net/123456789/273 2026-04-18T11:34:35Z 2026-04-18T11:34:35Z CARVALHO, Thaís Cristina Viana de http://hdl.handle.net/123456789/3145 2023-02-06T12:52:37Z 2023-02-06T00:00:00Z

ESTUDO DE PROPRIEDADES VIBRACIONAIS E ELETRÔNICAS DE MONOCAMADA DE WSE2 SUSPENSO E SUPORTADO VARIANDO TEMPERATURA CARVALHO, Thaís Cristina Viana de RESUMO: Nesse trabalho, realizou-se estudos de monocamada de WSe2, crescido por CVD e transferido para um substrato perfurado de SiO2/Si, em dependência com a temperatura e potência de excitação através das técnicas de espectroscopia Raman e fotoluminescência. A morfologia da amostra foi analisada por AFM que revelou a existência de resíduos poliméricos e por conta disso a altura do ake foi de 1,63 nm o esperado para a monocamada de WSe2 ~ 1 nm. O modo Raman A1g (fora do plano) por ser o mais intenso foi o objeto das investigações desse trabalho, observou-se que com o aumento de temperatura no intervalo de 98-513 K, o modo A1g deslocou-se linearmente para menores números de onda, e através da inclinação do gráfico da Número de Onda vs: Temperatura obteve-se o coeficiente de temperatura de primeira ordem β de -0,0044 e -0,0064 cm_1/K para a monocamada de WSe2 suspenso e suportado, respectivamente. O alto valor do coeficiente β para a amostra suportada, em relação amostral suspensa, está relacionado ao aumento da anarmonicidade devido ao espalhamento de f^onon com a superfície rugosa do substrato de Si. Os parâmetros de Grüneisen foram obtidos através dos coeficientes de temperatura, coeficiente de expansão térmica e o modo A1g, para a monocamada suspensa e suportada e os valores foram de 0,73 e 1,06, respectivamente. Essas análises revelaram a inuencia do substrato de Si nas propriedades térmicas da monocamada de WSe2, que pode ser útil no desenvolvimento de dispositivos à base de materiais 2D atomicamente finos. Estudos de fotoluminescência em dependência com a temperatura e potência de excitação buscou-se entender as propriedades de emissão de fótons e dinâmica de éxciton. Verificou-se um pico de emissão de fotoluminescência de éxciton localizados entre 1,64 e 1,69 eV do gráfico da Energia vs: Temperatura, que possui uma forma assimétrica. Além disso, foi observado emissão por éxciton que pode estar relacionado a efeitos indesejados como resíduos poliméricos deixados após as etapas de transferência, a própria rugosidade do substrato entre outros, vistos através dos deslocamentos para menores valores de energia nos espectros. Portanto o entendimento das complexas propriedades excit^onicas da monocamada de WSe2 são de grande interesse para se alcançar novos dispositivos optoeletrônicos. ABSTRACT: In this work were performed on the WSe2 monolayer, grown by CVD and transferred to a SiO2/Si substrate, temperature-dependent and photoluminescence properties, by Raman and PL spectroscopy. The morphology of the sample was confirmed by AFM revealing the existence of polymeric residues and the ake height was 1,63 nm, while the expected for the WSe2 monolayer ~ 1 nm. The Raman A1g (out-of-plane) mode was the subject of the investigations of this work, it was observed that with the temperature increase in the range of 98-513 K, the A1g phonon wavenumber is linearly red-shifted, and by the slope Wavenumber vs: Temperature the first-order temperature coeficient _ of -0,0044 and -0,0064 cm_1/K for suspended and supported, respectively. The high value of the coefficient β for the supported sample, compared to the suspended sample, is related to the increase of phonon anharmonicity due to the phonon scattering with the rough surface of Si substrate. Grüneisen parameters were obtained by temperature coefficients, thermal expansion coefficient and vibration mode A1g, for the suspended and supported monolayer and the values were 0,73 and 1,06, respectively. These analyzes revealed the inuence of Si substrate on the thermal properties of the monolayer WSe2 and may be useful in the development of atomically-thin 2D material-based devices. Temperature and excitation power-dependent PL studies are carried out to understand the properties of exciton emissions and exciton dynamics. There was a PL emission peak of localized excitons between 1,64 and 1,69 eV from the Energy vs: Temperature graph, which has an asymmetric line shape. Furthermore, exciton emission was observed that may be related to undesirable effects, such as polymeric residues left after the transfer steps, substrate roughness, among others, seen through the changes to lower energy values in the spectra. Therefore understanding the complex excitonic properties of the monolayer WSe2 is of great interest to achieve new optoelectronic devices. Orientador: Prof. Dr. Bartolomeu Cruz Viana Neto Examinador interno: Prof. Dr. Cleânio da Luz Lima Examinador externo: Prof. Dr. Francisco Wellery Nunes Silva - IFMA Examinador externo: Prof. Dr. Rafael Silva Alencar - UFPA

2023-02-06T00:00:00Z CARVALHO, Danyella Oliveira de http://hdl.handle.net/123456789/2892 2022-10-05T14:23:34Z 2022-10-05T00:00:00Z

UMA ABORDAGEM DE TÉCNICAS DE MACHINE LEARNING NÃO SUPERVISIONADAS PARA TRANSIÇÕES DE FASE CLÁSSICAS CARVALHO, Danyella Oliveira de RESUMO: Machine Learning (ML), ou Aprendizado de Máquina, é um subcampo da Inteligência Artificial, constituído por classes de algoritmos de aprendizagem, que operam de forma tal que se possa extrair informação e “aprender” de uma grande quantidade de dados. Estes algoritmos têm sido incorporados no âmbito das ciências físicas como auxiliares na identificação de padrões, como, por exemplo, no estudo de transições de fase. Tais técnicas mostram-se como uma alternativa na compreensão de problemas complexos. Porém, apesar dos esforços, o limite de aplicação dessas técnicas ainda não é inteiramente claro. Em vista disso, investigamos neste trabalho as transições de fase do modelo de Potts @-estados, nos casos @ = 3, 4 e 5, utilizando técnicas de ML não supervisionadas, a saber, Principal Component Analysis (PCA), K-Means Clustering e Topological Data Analysis (TDA). As duas primeiras são técnicas de redução de dimensionalidade e clusterização, respectivamente, enquanto a última usa propriedades de invariantes topológicos para separar dados semelhantes. Já a construção da base de dados se dá através de simulações de Monte Carlo, em faixas de temperaturas que contêm as temperaturas críticas do modelo. A análise desse toy model nos permite compreender detalhadamente essas técnicas no âmbito de Matéria Condensada e Mecânica Estatística. Utilizando a técnica PCA, foram identificados os pontos críticos com boa precisão em todos os casos (@ = 3, 4 e 5), através de parâmetros construídos a partir das componentes principais. Além disso, observamos que a formação de clusters para temperaturas abaixo da temperatura crítica nos fornece informações sobre as simetrias da Hamiltoniana. Também foram encontrados resultados concordantes para os valores de expoentes críticos, porém com fortes efeitos de tamanho finito. Continuando, usamos a técnica K-Means para analisar o comportamento dos clusters obtidos através de PCA sob variação de temperatura. Esta análise retornou os pontos críticos, numa aproximação para o limite termodinâmico, com erro relativo inferior a 1%, em comparação com os valores exatos do modelo de Potts. Por fim, com o método TDA, obtivemos os pontos críticos com grande precisão, além de notar que esta técnica possui poucos efeitos de tamanho finito. Em resumo, obtivemos os pontos críticos com boa precisão usando os três métodos, e esperamos que esse estudo detalhado possa esclarecer as características particulares das técnicas aqui expostas, facilitando eventuais utilizações em problemas mais desafiadores no futuro. ABSTRACT: Machine Learning (ML) is a subfield of Artificial Intelligence, consisting of a class of algorithms that are able to extract information – i.e. “learning” – from a large amount of data. These algorithms have been incorporated in the physical sciences as supporting tools to identify patterns, for instance, in the study of phase transitions. Indeed, such techniques are placed as promising methods to understand complex systems. Yet, despite the great efforts, the limits of their applications are not entirely clear. In view of this, in this work we investigate the phase transitions of the q-states Potts model, in the cases q = 3, 4, and 5, using unsupervised ML techniques, namely, the Principal Component Analysis (PCA), the K-Means Clustering and the Topological Data Analysis (TDA). The first two are concerned with dimensionality reduction and clustering techniques, respectively, while the last one uses topological invariant properties to separate data by similarity. The dataset is generated through Monte Carlo simulations, in ranges of temperature that contain the critical temperatures of the model. The analysis of such a toy model allows us to understand the details about the applications of these techniques within the scope of CondensedMatter Physics and Statistical Mechanics. Using the PCA technique, the critical points are identifiedwith good precision for all cases (q = 3, 4 and 5), through parameters constructed from the principal components. In addition, we notice that the formation of clusters at low-temperatures provides information about the symmetries of the Hamiltonian. Also, we investigate the critical exponents, whose results are in rough agreement with the exact ones, but with substantial finite-size effects. Moreover, we use the K-Means technique to analyze the behavior of the clusters obtained through PCA, under temperature variation. This analysis returned the critical points, in an approximation to the thermodynamic limit, with a relative error of less than 1%, compared to the exact values of the Potts model. Finally, with the TDA method, we obtain the critical points with very good precision, besides the fact that this technique has a weak dependency on the system size. In summary, the critical points are obtained with good precision using these three methods, and we expect that this detailed study may shed light on the features of these techniques when dealing with phase transitions, therefore paving the way to their usage in more challenging problems. Orientador: Prof. Dr. José Pimentel de Lima Coorientador: Prof. Dr. Natanael de Carvalho Costa Examinador externo: Prof. Dr. Tiago Mendes Santos (University of Augsburg) Examinador interno: Prof. Dr. Eduardo da Costa Girão Examinador suplente: Prof. Dr. Francisco Welington de Sousa Lima

2022-10-05T00:00:00Z FILHO, Edmundo Alves de Moura http://hdl.handle.net/123456789/2718 2022-09-01T19:53:29Z 2022-09-01T00:00:00Z

COMPORTAMENTO CRÍTICO DO MODELO BCS EM REDES DE SOLOMON FILHO, Edmundo Alves de Moura RESUMO: Neste trabalho realizados estudos usando modelo do comportamento crico do modelo BCS em redes de Solomon, através de simulações de Monte Carlo em 1-dimensão e 2-dimensões. Onde os indivíduos de um determinado grupo interagem aos pares com seus vizinhos mais próximos. Assim, após a interação cada indivíduo terá uma nova opinião a favor ou contrária em torno de um tema em debate. Nosso principal objetivo neste trabalho é extrairmos algumas propriedades físicas, como por exemplo, o cumulante de Binder (U4), a suceptibilidade magnética e a magnetização. A partir destas propriedades físicas extraimos os expoentes críticos Y/v, B/v e 1/v. Com isso, vimos que os valores encontrados para os expoentes críticos tanto para 1-dimensão quanto para 2-dimensão estão bem próximos dos valores já previstos na literatura. Coincedindo também com critério de Grinstein para modelos que apresentam simetria 'up and down'. ABSTRACT: In this work, we performed studies using the model of critical behaior of BCS model on Solomon networks in the Monte Carlo simulation, in the 1-dimensional and 2-dimensional Solomon network. The paired groups interact have pairs with their closest neighbors. Thus, after the interaction each individual will have a new opinion agreeing or disagreeing a topic under discussion. Our main goal is to work with physical properties, such as cumulative Binder U4, magnetic susceptibility and magnetization. From these physical properties we extract the critical exponentsY/v, B/v e 1/v. Thus, we have seen that the values found for the critical exponents for both 1-dimension and 2-dimension are very close to the values already predicted in the literature. It also coincides with Grinstein's criteria for models that show up and down symmetry. Orientador: Prof. Dr. Francisco Welington de Sousa Lima Examinador interno: Prof. Dr. Cle^anio da Luz Lima Examinador interno: Prof. Dr. Tayroni Frrancisco de Alencar Alves-UFPI Examinador externo: Prof. Dr. Gladstone de Alencar Alves (UESI)

2022-09-01T00:00:00Z PAZ, Maria Lúcia Álvares http://hdl.handle.net/123456789/2714 2022-09-01T17:36:36Z 2022-09-01T00:00:00Z

ELECTRONIC PROPERTIES OF TWO-DIMENSIONAL AND ONE-DIMENSIONAL CARBON ALLOTROPES WITH NON-HEXAGONAL RINGS/ PROPRIEDADES ELETRÔNICAS DE ALÓTROPOS DE CARBONO UNIDIMENSIONAIS E BIDIMENSIONAIS COM AN´EIS NÃO-HEXAGONAIS PAZ, Maria Lúcia Álvares RESUMO: O carbono é um dos elementos mais abundantes na natureza. As diferentes hibridizações possíveis para o carbono permitem que ele forme materiais distintos com uma variedade de dimensões, o que é uma característica fortemente relacionada às propriedades eletrônicas do átomo de carbono. Como as propriedades desses materiais `a base de carbono estão diretamente relacionadas às suas estruturas atômicas, é necessário um profundo entendimento da relação entre essas duas características. Portanto, isso tem motivado a investigação de muitos materiais bidimensionais (além do grafeno, que é um semicondutor de gap zero), tais como graphenylene, phagraphene, haecklites, etc. Logo, considerando a ideia de sistemas de carbono com hibridização sp2 e com uma unidade estrutural diferente da do grafeno, como o graphenylene por exemplo, propomos neste trabalho investigar um sistema bidimensional onde a unidade estrutural é um grupo naftil. De acordo com o modo como estas unidades de naftil estão dispostas na estrutura, podemos ter duas redes 2D diferentes. Nomeamos o primeiro sistema como naphthylene-α, e o segundo como naphthylene-β. Além de estudarmos esses sistemas bidimensionais, também investigamos as propriedades eletrôinicas de diferentes famílias de nanofitas que podem ser construídas a partir desses sistemas 2D. Todos os cálculos foram realizados utilizando a Teoria do Funcional da Densidade por meio do código SIESTA. Nossos estudos mostram que a maioria dos sistemas investigados apresenta um comportamento metálico, e os estados próximos ao nível de Fermi não são estados de borda como nas nanofitas de grafeno, mas são distribuídos ao longo de toda a estrutura. ABSTRACT: Carbon is one of the most abundant elements in nature. The different hybridizations allowed for carbon enable it to form distinct materials with a variety of dimensions, which is a feature strongly related to the electronic properties of the carbon materials. Since the properties of these carbon-based materials are directly related to their atomic structures, it is needed a deep understanding of the relationship between these two features. Therefore, such electronic features has motivated the investigation of many two-dimensional materials (beyond graphene, which is a zero gap semiconductor), such as graphenylene, phagraphene, haecklites, and others. Therefore, considering the idea of sp2 carbon systems with a structural unit different from that of graphene, such as graphenylene, we propose in this work a hypothetical 2D-system where the structural unit is a naphthyl group. According to the way these naphthyl units are arranged in the structure, we can build two different 2D-networks. We named the first one as naphthylene-α, and the second one as naphthylene-β. Besides performing calculations on these two-dimensional systems, we also proposed and investigated the electronic properties of different families of nanoribbons that can be constructed from these 2D-systems. All calculations were performed using Density Functional Theory as implemented in the SIESTA code. Our study shows that most of the investigated systems present a metallic behavior, and the states close to the Fermi level are not edge states as in graphene nanoribbons, but rather they are distributed over the internal regions of the structures. Orientador: Prof. Dr. Eduardo Costa Girão Examinador interno: Prof.Dr. Acrísio Lins de Aguiar Examinador interno: Prof. Dr. Jonathan da Rocha Martins Examinador externo: Prof. Dr. Antonio Gomes de Souza Filho (UFC)

2022-09-01T00:00:00Z