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dc.creatorLopes, Emmanuel Victor Caires-
dc.date.accessioned2025-08-19T12:32:38Z-
dc.date.available2025-08-19T12:32:38Z-
dc.date.issued2025-07-18-
dc.identifier.citationLOPES, Emmanuel Victor Caires. Topological phases in two-dimensional systems. 2025. 108 f. Tese (Doutorado em Física) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.5514.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufu.br/handle/123456789/46632-
dc.description.abstractIn this thesis, we investigate the emergence of topological properties in two-dimensional (2D) systems. We perform the calculations using density functional theory and tight-binding methods. The first system we investigate is a bismuth monolayer, a well-known topological insulator, doped with magnetic atoms. Our calculations show that the introduced magnetic perturbation does not affect the topological phase. Notably, we verify that when the impurities are located near the edge, a long-range coupling arises between them. Additionally, we note the occurrence of two magnetic phase transitions as a function of the inter-impurity distance, a signature of Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida (RKKY) interactions. These conclusions are validated by means of the derived RKKY Hamiltonian, whose results show good agreement with DFT calculations. The second topological phase investigate in this work emerges in graphenylene-like porous SiGe and Ge structures. We find fourfold degenerate band crossings which, under spin-orbit coupling, split into a pair of Weyl points. Their topological properties are confirmed through Weyl chirality and Berry curvature calculations. These conclusions are supported by the bulk-boundary correspondence, where we verify topological edge states (2D Fermi arcs) connecting Weyl points with opposite chiralities. Finally, we study the quantum anomalous Hall effect in extremely biaxial tensile strained 1T-CrX2 (X = Bi, Sb) monolayers. This topological phase arises from the interplay of spin-orbit coupling, many-body effects and biaxial tensile strain. Topological edge states are also observed, consistent with the bulk-boundary correspondence. The results of this investigation extend the list of two-dimensional magnetic materials, in which we predict the stability of the free standing 1T-CrBi2 monolayer. For both systems, our calculations show Curie temperatures above 160 K, which provides valuable findings for the quantum anomalous Hall context.pt_BR
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorpt_BR
dc.languageengpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Uberlândiapt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/*
dc.subjectPropriedades topológicaspt_BR
dc.subjectTopological propertiespt_BR
dc.subjectMateriais bidimensionaispt_BR
dc.subjectTwo-dimensional materialspt_BR
dc.subjectInteração spin-órbitapt_BR
dc.subjectSpin-orbit interactionpt_BR
dc.subjectEstrutura eletrônicapt_BR
dc.subjectElectronic structurept_BR
dc.subjectIsolantes topológicospt_BR
dc.subjectTopological insulatorspt_BR
dc.titleTopological phases in two-dimensional systemspt_BR
dc.title.alternativeFases topológicas em sistemas bidimensionaispt_BR
dc.typeTesept_BR
dc.contributor.advisor1Schmidt, Tome Mauro-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5594585359874582pt_BR
dc.contributor.referee1Martins, George Balster-
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1027030500014584pt_BR
dc.contributor.referee2Ferreira Junior, Gerson-
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/5120648547164724pt_BR
dc.contributor.referee3Lima, Felipe David Crasto de-
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/9880708237035161pt_BR
dc.contributor.referee4Costa, Marcio Jorge Teles da-
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/8290520665676688pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/6980059024021736pt_BR
dc.description.degreenameTese (Doutorado)pt_BR
dc.description.resumoNesta tese, investigamos o surgimento de propriedades topológicas em sistemas bidimensionais (2D). Realizamos os cálculos utilizando a Teoria do Funcional da Densidade (DFT) e métodos tight-binding. O primeiro sistema estudado foi a monocamada de bismuto, um conhecido isolante topológico, dopado com um átomo magnético. Nossos cálculos mostraram que as propriedades magnéticas introduzidas não afetam a fase topológica. Notavelmente, demonstramos que, quando as impurezas estão localizadas próximas à borda, surge um acoplamento de longo alcance. Além disso, verificamos duas transições de fase magnética em função da distância entre as impurezas, comportamento característico das interações Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida (RKKY). Essas conclusões foram validadas por meio do Hamiltoniano RKKY, cujos resultados apresentam boa concordância com os cálculos de DFT. A segunda fase topológica investigada neste trabalho emerge em estruturas porosas de SiGe e Ge semelhantes ao grafenileno. Verificou-se cruzamentos de bandas quadruplamente degenerados que, com a inclusão do acoplamento spin-órbita, se dividem em um par de pontos de Weyl. Suas propriedades topológicas foram confirmadas por meio do cálculo da quiralidade de Weyl e da curvatura de Berry. Essas conclusões foram corroboradas pelos estados topológicos de borda que conectam pontos de Weyl com quiralidades opostas, arcos de Fermi. Por fim, estudamos o efeito Hall quântico anômalo em monocamadas de 1T-CrX2 (X = Bi, Sb) sob tensão biaxial extrema. Essa fase surge da interação entre o acoplamento spin-órbita, efeitos de muitos elétrons e deformação biaxial. Estados topológicos de borda também foram observados, concordando com a correspondência entre bulk e borda. Os resultados deste capítulo ampliam a lista de materiais magnéticos bidimensionais com a predição do sistema 1T-CrBi2. Para ambos os sistemas, nossos cálculos mostram temperaturas de Curie acima de 160 K, o que fornece descobertas valiosas para o contexto do efeito Hall quântico anômalo.pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Físicapt_BR
dc.sizeorduration108pt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICApt_BR
dc.identifier.doihttp://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.5514pt_BR
dc.orcid.putcode190153654-
dc.crossref.doibatchid34b8d410-4153-4671-b551-03b70ad7a13e-
dc.subject.autorizadoFísicapt_BR
dc.subject.autorizadoDensity functionalspt_BR
dc.subject.autorizadoTopologypt_BR
dc.subject.odsODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação.pt_BR
Appears in Collections:TESE - Física

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