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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.43.2023.tde-31012024-131842
Document
Author
Full name
Pedro Henrique Arantes Moya
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2023
Supervisor
Committee
Garcia, Fernando Assis (President)
Rocha, Helena de Souza Bragança
Siervo, Abner de
Title in Portuguese
Estrutura eletrônica do candidato a semimetal topológico ZrTe2
Keywords in Portuguese
ARPES; Metais de Transição Dicalcogenados; Onda de Densidade de Carga; Bandas Planas
Abstract in Portuguese
Os Metais de Transição Dicalcogenados (TMDs) têm atraído considerável atenção nas últimas décadas devido às suas propriedades notáveis. Esses materiais em camadas oferecem uma versatilidade sem paralelos na adaptação de suas características elétricas e ópticas por meio de várias técnicas, tornando-os uma plataforma de destaque para explorar fenômenos físicos inovadores. A dopagem química, um método bem estabelecido, manipula a contagem de elétrons por meio da introdução de impurezas, potencialmente levando ao surgimento de estados fundamentais distintos, como a supercondutividade ou fases de ondas de densidade. Neste estudo, empregamos a Espectroscopia de Fotoemissão Resolvida em Ângulo (ARPES) para investigar o impacto da intercalação de metais de transição Ni e Dy na estrutura eletrônica do sistema 1T-ZrTe2. Nossas descobertas revelam que a dopagem de Ni induz a formação de uma banda plana originada dos estados d do Ni dentro da estrutura eletrônica em EB 1, 2 eV e potencialmente em EB 0, 7 eV. Essa nova configuração eletrônica lança luz sobre o surgimento tanto do estado supercondutor a T = 4 K quanto do sugerido estado de onda de densidade de carga a T = 287 K. No caso da dopagem de Dy, observamos uma variação não monotônica nos tamanhos dos bolsos de buracos e elétrons: a dopagem de 1% resulta em áreas de bolsos reduzidas, enquanto a dopagem de 5% volta ao caso do composto original. Esse comportamento é remanescente do domo supercondutor no diagrama de fases do material, em que 1% representa a dopagem quase-ótima e 5% está além da região supercondutora. Além disso, identificamos estados lineares de Dirac próximos ao nível de Fermi no ponto (A) para todos os sistemas estudados. Este trabalho destaca a versatilidade dos TMDs e a influência profunda da dopagem química em suas propriedades eletrônicas, oferecendo resultados valiosos sobre fenômenos físicos emergentes e possíveis aplicações.
Title in English
Electronic structure of the topological semimetal candidate ZrTe2
Keywords in English
ARPES; Transition Metal Dichalcogenides; Charge Density Wave; Flat Bands
Abstract in English
Transition Metal Dichalcogenides (TMDs) have garnered substantial attention over recent decades due to their remarkable properties. These layered materials offer unparalleled versatility in tailoring their electrical and optical characteristics through various techniques, making them a prime platform for exploring novel physical phenomena. Chemical doping, a well-established method, manipulates electron counts through the introduction of impurities, potentially leading to the emergence of distinct ground states, such as superconductivity or density wave phases. In this study, we employed Angle Resolved Photoemission Spectroscopy (ARPES) to investigate the impact of transition metals Ni and Dy intercalation on the electronic structure of the 1T-ZrTe2 system. Our findings reveal that Ni doping induces the formation of a flat band arising from Ni-d states within the electronic structure at EB 1.2 eV and potentially at EB 0.7 eV. This new electronic configuration offers insights into the appearance of both the superconducting state at T = 4 K and the suggested charge density wave state at T = 287 K. In the case of Dy-doping, we observe a non-monotonic variation in the sizes of hole and electron pockets: 1% doping results in reduced pocket areas, while 5% doping reverts to the parent compound case. This behavior is reminiscent of the superconducting dome in the phase diagram, with 1% representing near-optimal doping and 5% residing beyond the superconducting region. Furthermore, we identify linear Dirac states near the Fermi level at the (A)-point for all systems studied. This work underscores the versatility of TMDs and the profound influence of chemical doping on their electronic properties, offering valuable insights into emergent physical phenomena and potential applications.
 
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Publishing Date
2024-04-11
 
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