Estudos das propriedades morfológicas e eletrônicas em: interfaces grafeno/metal e isolantes topológicos

• Autor(a) principal: Wendell Sim?es e Silva
• Data de Publicação: 2014
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-A2PGX6
• topic: Estrutura cristalina; Física de superfícies; Isolantes topológicos; Física; Grafeno; Isolantes topológico; Física de superfícies; Física; Grafeno

No corpo dessa tese de doutorado serão apresentados os resultados de dois sistemas diferentes. O primeiro envolve o isolante topológico Bi(1x)Sbx(110), cujo trabalho foi realizado durante meu estágio sanduíche no doutorado e o segundo envolve o crescimento de grafeno na superfície vicinal de platina Pt(533), realizado durante meu doutorado. Os Isolantes topológicos suportam estados de superfície metálicos que formam linhas fechadas envolvendo um número ímpar de pontos, do espaço recíproco, no nível de Fermi. Esses pontos são momentos invariantes à reversão temporal, comumente conhecidos por sua sigla em inglês Trims, onde os pontos de Dirac se localizam. Até o momento, estudos experimentais se concentraram basicamente em superfícies com apenas um ponto de Dirac, mas três pontos também são esperados para diferentes orientações da superfície de alguns materiais isolantes topológicos. O Bi(1x)Sbx(110) possui três pontos de Dirac previsto por Teo et. al. [1], em contraste com a superfície (111) do mesmo material que possui apenas um ponto de Dirac. O estudo da estrutura eletrônica do Bi(1x)Sbx(110) foi feita usando a técnica experimental de espectroscopia de fotoemissão resolvida em ângulo, ARPES, que não só confirmou a existência de estados de superfícies metálicos, como também confirmou a presença de envoltórios de Fermi em um número ímpar de Trims. As superfícies vicinais são um tipo de substrato de grande importância em áreas como: 1) catálise, aplicada diretamente na oxidação da amônia [2], 2) eletrônica, devido ao confinamento de elétrons nos terraços causado pelas barreiras de potencial nos degraus [3] e 3) no crescimento auto organizado de moléculas compostas por carbono, como por exemplo, o propeno (C3H6 ) e o grafeno. A superfície Pt(533) possui terraços na direção (111), o que é de grande interesse, uma vez que superfícies (111) tendem a possuir estados de superfícies próximos ao nível Fermi. De fato, na platina, esses estados são bem conhecidos [4]. Os experimentos foram realizados em uma câmara onde o substrato foi sujeito a um tratamento térmico com temperaturas da ordem de 800C que induziu o facetamento da superfície, em duas direções bem definidas, causado pela segregação de carbono para a superfície. Embora nesse caso as facetas apresentem direções diferentes, o mesmo padrão de facetamento apareceu quando a amostra foi submetida à temperatura de 650C em uma atmosfera de gás C3H6. A análise morfológica da superfície limpa e das facetas foi feita usando as técnicas de difração de elétrons de baixa energia, LEED, e microscopia de sondagem por tunelamento, STM enquanto a análise química foi realizada pela técnica de espectroscopia de fotoemissão por raio-X, XPS. Nossos resultados para a Pt(533) são análogos aos resultados encontrados para o Ni(755) e apresentados na referência [5]. Esse trabalho apresentado por D. Usachov et. al. mostra o crescimento de grafeno sobre o substrato, que acarreta no aumento a tensão superficial e consequentemente no facetamento da superfície vicinal. Com base nos nossos resultados experimentais e nos da referência [5], realizamos cálculos teóricos simulando a dinâmica de difração dos elétrons de uma rede de grafeno expandida de 2%. Os resultados foram bastante consistente com a presença do grafeno sobre as facetas criadas na Pt(533).