Propriedades de filmes finos do isolante topológico telureto de bismuto crescidos por epitaxia de feixe molecular

• Autor(a) principal: Celso Israel Fornari
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPE
• Texto Completo: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21b/2017/02.03.15.34

Neste trabalho foram crescidos e investigados, do ponto de vista estrutural e elétrico, filmes finos de telureto de bismuto crescidos sobre substratos de BaF2 (111). A primeira etapa deste trabalho consistiu na otimização dos parâmetros de crescimento por epitaxia de feixe molecular. Para isto, investigou-se a influência da pressão equivalente do feixe proveniente da fonte de Bi2Te3, da temperatura do substrato e da oferta extra de telúrio. Os parâmetros estruturais das amostras foram medidos no difratômetro de alta resolução instalado no LAS/INPE, permitindo quantificar a estequiometria dos filmes, a qualidade cristalina, o grau de geminação, a rugosidade da superfície e a espessura da camada epitaxial. Medições na linha XRD2 do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron foram realizadas para aquisição de mapas do espaço recíproco em torno de picos de Bragg simétricos e assimétricos. Medições por microscopia de força atômica permitiram avaliar a influência dos parâmetros de crescimento na morfologia e rugosidade da superfície. Medições de resistividade elétrica em função da temperatura e de efeito Hall permitiram determinar o diagrama de comportamento elétrico dos filmes de telureto de bismuto. Paralelamente ao estudo experimental, um modelo de crescimento epitaxial usando Monte Carlo foi desenvolvido. O modelo forneceu uma visão atomística do crescimento, permitindo elucidar a influência dos parâmetros de crescimento nas propriedades dos filmes. Uma vez fixados os parâmetros ideais para obtenção de filmes finos de Bi2Te3 com alta qualidade estrutural, uma série de filmes foi crescida com espessura variada. A dependência das propriedades estrutural e elétrica com a espessura destes filmes foi investigada. As propriedades topológicas dos filmes de Bi2Te3 crescidos foram analisadas por medidas de espectroscopia de fotoemissão resolvida em ângulo (ARPES), realizadas na Universidade de Würzburg. Uma nova técnica foi desenvolvida para proteger a superfície dos filmes contra contaminação durante o traslado entre o sistema de crescimento e o sistema de análise de superfície. Os espectros ARPES e os mapas de Fermi medidos confirmaram a presença dos estados topológicos de superfície e, nas condições otimizadas de crescimento, revelaram filmes de Bi2Te3 com comportamento isolante volumétrico intrínseco.