Síntese do isolante topológico Bi2Se3 utilizando o analisador isocórico TBDTA

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dc.contributor.advisor1Cunha, Alfredo Gonçalves
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5729487301175195
dc.contributor.authorCevolani, Messias Bicalho
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0001-7635-3580
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/0879649531542966
dc.contributor.referee1Carvalho, Vagner Eustaquio de
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0002-2357-9356
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0222478124646914
dc.contributor.referee2Morais, Jonder
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0002-4143-1208
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/1465526203054126
dc.contributor.referee3Bueno, Thiago Eduardo Pedreira
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0002-8848-8914
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/5243363621794078
dc.contributor.referee4Dalmaschio, Cleocir José
dc.contributor.referee4IDhttps://orcid.org/0000000237735786
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/5209978120430790
dc.contributor.referee5Paz, Wendel Silva
dc.contributor.referee5Latteshttp://lattes.cnpq.br/8332147920469110
dc.contributor.referee6Scopel, Wanderla Luis
dc.contributor.referee6IDhttps://orcid.org/0000000220918121
dc.contributor.referee6Latteshttp://lattes.cnpq.br/1465127043013658
dc.date.accessioned2024-05-30T00:53:06Z
dc.date.available2024-05-30T00:53:06Z
dc.date.issued2022-03-30
dc.description.abstractSeveral studies were carried out on the constant volume synthesis of the topological insulator Bi2Se3, using the TBDTA device, and it was developed by improvements on the Thermobarometric Analyser (TBA). This device performs monitoring of pressure, absolute and differential temperature during experiments of synthesis, decomposition, and evaporation of substances, at constant volume processes. The monitoring of thermodynamic parameters during the synthesis made it possible to verify the influence of the element selenium quantity inside the reaction ampoule on the crystalline quality and on the Bi2Se3 band structure properties, including the emergence of surface topological states verified from ARPES measurements. The observations made allowed the elaboration of a synthesis route, with four heat treatments, to promote the homogenization and crystallization of the sample. The selenium evaporation was also studied to compare the pure selenium and the Bi2Se3 compound equilibrium pressures. For pure selenium, it was verified that the liquid/gas transition is not like an ideal gas. Initially, the liquid selenium evaporates forming gaseous molecules with several selenium atoms, then decomposition into smaller molecules occur as the temperature increases. This indicates that the number of gaseous particles increases with temperature. Bi2Se3 samples were produced with metallic doping. ARPES measurements showed the emergence of surface topological states and that 1% of aluminum downshifts the Fermi level towards the valence band.
dc.description.resumoVários estudos foram realizados sobre a síntese do isolante topológico Bi2Se3 a volume constante, com a utilização do aparelho TBDTA, elaborado a partir de modificações feitas ao Analisador Termobarométrico (TBA). Este aparelho permite monitorar a pressão, temperatura da amostra e temperatura diferencial durante experimentos de síntese, decomposição e evaporação de substâncias em processos a volume constante. O monitoramento dos parâmetros termodinâmicos durante a síntese permitiu verificar a influência da quantidade do elemento selênio dentro das ampolas de reação na qualidade cristalina e nas propriedades da estrutura de bandas eletrônicas do Bi2Se3, incluindo o surgimento dos estados topológicos de superfície verificado a partir de medidas de ARPES. A partir das observações realizadas, foi possível elaborar uma rota de síntese com quatro tratamentos térmicos que promovem a homogeneização e cristalização da amostra. A evaporação do selênio puro também foi estudada para comparar a sua pressão de equilíbrio com a do composto Bi2Se3. Para o selênio puro foi verificado que a transição líquido/gás não é semelhante a de um gás ideal, incialmente o selênio líquido evapora formando um gás com moléculas de vários átomos de selênio, em seguida ocorre a decomposição em moléculas menores a medida que a temperatura aumenta. Isso indica que o número de partículas gasosas aumenta com a temperatura. Foram produzidas amostras de Bi2Se3 com dopagem metálica. Medidas de ARPES mostraram o surgimento dos estados topológicos de superfície e que a dopagem feita com alumínio a 1 % promove o deslocamento da energia de Fermi em direção à banda de valência.
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/15832
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseDoutorado em Física
dc.publisher.departmentCentro de Ciências Exatas
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Física
dc.rightsopen access
dc.subjectFísica
dc.subjectAnálise Térmica
dc.subjectFísica do Estado Sólido
dc.subjectSuperfícies
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqFísica
dc.titleSíntese do isolante topológico Bi2Se3 utilizando o analisador isocórico TBDTA
dc.title.alternativeSynthesis of the Bi2Se3 topological insulator using the TBDTA isochoric analyzer
dc.typedoctoralThesis
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