Kardar-Parisi-Zhang universality, anomalous scaling and crossover efects in the growth of CdTe thin films

• Autor(a) principal: Almeida, Renan Augusto Lisbôa
• Data de Publicação: 2015
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: eng
• Título da fonte: LOCUS Repositório Institucional da UFV
• Texto Completo: http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/6360
• topic: Telureto de cádmio; Filmes finos; Kardar-Parisi-Zhang, Equação de; Física da Matéria Condensada

Neste trabalho estuda-se a dinâmica de crescimento de filmes finos de Telureto de Cadmio (CdTe) para temperaturas de deposição (T) entre lõOºC e 300 ºC. Uma relação entre a evolução dos morros e flutuações de longos comprimentos de onda na surperfície do filme de CdTe é estabelecida. Encontra-se que escalas de curtos comprimentos de onda são ditadas por uma competição entre o resultado da formação de defeitos na borda de grãos vizinhos colididos e entre um processo de relaxação originado da difusão e da deposição de partículas (moléculas de CdTe) sobre essas regiões. Um modelo de Monte Carlo Cinético corrobora as explicações. A medida que T e elevada, essa com- petição da origem a diferentes cenários na escala de rugosidade tais como: crescimento descorrelacionado, crossover de descorrelacionado para crescimento correlacionado e escala anômala transiente. Em particular, para T = 250 ºC, mostra-se que flutuações na superfície de CdTe são descritas pela célebre equação Kardar-Parisi-Zhang (KPZ), ao mesmo tempo que, a universalidade das distribuições de altura, rugosidade local e altura máxima para a classe KPZ e, finalmente, experimentalmente demonstrada. A dinâmica das flutuações na superfície de filmes crescidos a outras temperaturas ainda é descrita pela equação KPZ, mas com diferentes valores para a tensão superficial (u) e para o excesso de velocidade (A). A saber, para T = 150 ºC encontra-se um crescimento Poissoniano que indica z/ = A = 0. Para T = 200 ºC, entretanto, um crossover aleatório-para-KPZ é encontrado, com A > 0 neste segundo regime. A origem da escala KPZ para filmes crescidos a T E [200, 250] ºC decorre da complexa dinâmica de empacotamento dos grãos durante a qual espaços nas vizinhanças dos mesmos não são totalmente preenchidos. Esse mecanismo de agregação tem o mesmo efeito da agregação lateral do modelo de deposição balística o qual leva a um excesso de velocidade (A > 0). Finalmente, para filmes crescidos a T = 300 ºC demonstra-se que A < 0. Em particular, o mecanismo KPZ para filmes crescidos a esta temperatura decorre da alta taxa de recusa da deposição de partículas, a qual e dependente das inclinações locais. Este fenômeno pode ser explicado em termos do coeficiente de sticking, o qual e tão pequeno quão mais localmente inclinada for a superfície. Devido a efeitos de tempo-finito (crossover temporais e escala anômala) ocorrendo em T = 200 ºC e 300 ºC, expoentes de escala falham em revelar a Classe de Universalidade do crescimento. Contudo, um novo método desenvolvido, que avança sobre a simples comparação entre expoentes e seus valores teoricamente esperados, permite-nos concluir que o crescimento de CdTe, em uma ampla faixa de temperatura, pertence a classe KPZ.