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Estudo do crescimento e propriedades estruturais, químicas e magnéticas de heteroestruturas híbridas GaSe-Fe, ZnSe-Fe granulares e MnAs/GaAs(111) vicinal
Use este link compartilhar ou citar este material: http://educapes.capes.gov.br/handle/1884/4286
Registro completo de metadados
| Metadados | Descrição | Idioma |
|---|---|---|
| Autor(es): dc.contributor | Mosca, Dante Homero | - |
| Autor(es): dc.contributor | Etgens, Victor Hugo | - |
| Autor(es): dc.contributor | Universidade Federal do Paraná. Setor de Ciências Exatas. Programa de Pós-Graduação em Física | - |
| Autor(es): dc.contributor | Universite Pierre et Marie Curie | - |
| Autor(es): dc.creator | Moraes, Adriano Rodrigues de | - |
| Data de aceite: dc.date.accessioned | 2025-09-01T12:49:26Z | - |
| Data de disponibilização: dc.date.available | 2025-09-01T12:49:26Z | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2025-01-22 | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2025-01-22 | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2006 | - |
| Fonte completa do material: dc.identifier | https://hdl.handle.net/1884/4286 | - |
| Fonte: dc.identifier.uri | http://educapes.capes.gov.br/handle/1884/4286 | - |
| Descrição: dc.description | Orientadores: Dante Homero Mosca e Victor Hugo Etgens | - |
| Descrição: dc.description | Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Física. Defesa: Curitiba, 2006 | - |
| Descrição: dc.description | Inclui bibliografia | - |
| Descrição: dc.description | Resumo: Neste trabalho é investigada a fabricação por Epitaxia por Feixe Molecular de três sistemas híbridos nanoestruturados compostos pela integração direta de metal ferromagnético e semicondutor. Inicialmente, é demonstrada a viabilidade da fabricação de um sistema granular híbrido composto por nanopartículas de Fe dispersas em uma camada semicondutora lamelar de GaSe que cresce epitaxialmente sobre substrato monocristalino de GaAs(111)B. Foram investigados os efeitos da variação dos parâmetros de crescimento, tais como: temperatura do substrato, concentração de Fe na amostra e taxa de crescimento. Análises estruturais revelam a formação de nanopartículas de Fe metálicas com diâmetros entre 1 nm e 25 nm. A incorporação de Fe ocorre por segregação e aglomeração, sendo induzida uma progressiva degradação estrutural pela ruptura da estrutura lamelar do GaSe. Amostras com conteúdo de 1 a 22 at. % de Fe exibem a formação de nanopartículas de Fe dispersas na camada de GaSe que preserva o seu caráter semicondutor mesmo à temperatura ambiente. Todas as amostras granulares de GaSe-Fe estudadas apresentam um comportamento superparamagnético à temperatura ambiente. Em seguida, é demonstrada a viabilidade de obter o crescimento de recobrimentos de Fe com estrutura de nanoilhas sobre epicamadas de ZnSe crescidas sobre substratos de GaAs(001) mantidos a temperaturas entre 180 sC e 240 sC. O domínio do modo de crescimento de recobrimentos com apenas algumas monocamadas atômicas de Fe sobre a superfície ZnSe(001), viabilizou a fabricaçao de sistemas granulares híbridos consistindo de nanopartículas de Fe, com baixa dispersão de forma e tamanho, imersas em uma camada de ZnSe cristalina. A caracterização morfológico-estrutural, das amostras granulares ZnSe-Fe, revela a existência de um conjunto de partículas fisicamente bem separadas umas das outras, com uma distribuição de volumes, cujos valores médios variam entre 30 e 50 nm3. Todas as amostras apresentam um comportamento superparamagnético acima de 40 K, com uma clara evidência de fraco acoplamento magnético interpartículas. Determinou-se uma constante de anisotropia magnética cerca de 8 vezes maior do que a constante de anisotropia magnetocristalina observada em Fe massivo, indicando a manifestação de outras contribuições de anisotropia magnética. Finalmente, é apresentado um estudo sobre a influência da temperatura de crescimento sobre filmes finos (~100 nm de espessura) de MnAs crescidos epitaxialmente sobre substratos monocristalinos de GaAs(111)B vicinais, com ângulo de desalinhamento de corte igual a 2o. Análise de imagens de microscopia de tunelamento por varredura revelam o fenômeno de acumulaçao de degraus, característico de uma superfície vicinal constituída por terraços atômicos formados em decorrência do ângulo de desalinhamento de 2s entre um plano cristalino (111) e a direção normal à superfície. Enquanto ambos os sistemas granulares GaSe-Fe e ZnSe- Fe investigados apresentam comportamento superparamagnético r temperatura ambiente, os filmes de MnAs exibem um comportamento ferromagnético mesmo acima da temperatura ambiente, manifestando ainda uma moderada anisotropia magnética. Particularmente, os filmes de MnAs possuem potencial para aplicação em junções magnéticas planares como eletrodo magnético para injeção ou detecção de correntes polarizadas em spin. Diversas técnicas de análise foram empregadas para caracterização desses três sistemas híbridos incluindo análise química (espectroscopia de fotoelétrons in-situ e x-situ), análise morfológico-estrutural (difração de elétrons refletidos de alta energia, difração de raios X, microscopia eletrônica de transmissão, microscopia de tunelamento por varredura e microscopia de força atômica), análise magnética (magnetometria SQUID e magnetometria de força gradiente alternante) e análise ótica (catodoluminescencia) | - |
| Descrição: dc.description | Abstract: In this work the fabrication of three hybrid-nanostructured systems made by direct integration of ferromagnetic metal with semiconductor using molecular beam epitaxy is investigated. Firstly, the feasibility of fabrication of hybrid granular systems is demonstrated. These systems consist of Fe nanoparticles embedded in a lamellar semicondutor layer of GaSe that grows epitaxially onto GaAs(111)B single-crytal substrates. The influence of growth conditions, such as, effusion-cell temperature, Fe concentration and growth rates has been investigated. Structural analyses reveal the formation of metallic Fe nanoparticles with diameters ranging from 1 to 25 nm. The Fe incorporation proceeds by seggregation and agglomeration concomitantly with a progressive structural degradation by disruption of the GaSe lamellar structure. Samples with Fe amount in the interval from 1 to 22 at. % exhibit Fe nanoparticles disperse in the GaSe lamellar layer which preserve a semiconductor character even at room temperature. All the GaSe-Fe granular samples studied exhibit a superparamagnetic behavior at room temperature. Next, it is demonstrated the feasibility to obtain ultra-thin films of Fe on ZnSe epilayers grown onto GaAs(001) substrates helded at temperatures between 180 oC and 240 oC. The growth conditions tailoring for Fe coverages of a few atomic monolayers on ZnSe(001) surfaces made possible the fabrication of hybrid granular systems consisting of Fe nanoclusters with a narrow size and shape distribution embedded in a crystalline ZnSe layer. The ZnSe-Fe granular samples morphological and structural characterizations reveals the size distribution of Fe particles, physically well separated from each other, with average volumes ranging between 30 to 50 nm3. All the samples exhibit a superparamagnetic behavior above 40 K with a clear evidence of weak interparticles magnetic coupling. It was determined an anisotropy magnetic constant about 8 times larger than the magnetocrystalline magnetic anisotropy value, indicating that others magnetic anisotropy contributions are present in the Fe nanoparticles. Finally, a study about the influence of the growth temperature on the MnAs films (~100 nm-thick) epitaxially grown on vicinal GaAs(111)B substrates with miscut angle of 2o it is shown. Analyses by scanning tunneling microscopy reveal a step bunching phenomena characteristic of a vicinal surface, which is, in general aggreement with the atomic terraces formed due to a miscut of 2o between (111) atomic plane and normal of the surface. Whereas both granular systems GaSe-Fe and ZnSe-Fe exhibit superparamagnetic behavior at room temperature, the MnAs films are ferromagnetic even above room temperature, exhibiting a moderate magnetic anisotropy. These MnAs films have potential for technological applications in magnetic planar junctions as magnetic electrodes for injection and detection of spin polarized currents. Several techniques have been employed to perform the characterization of the studied hybrid systems including chemical analyses (x-ray photoelectron spectroscopy in situ and ex situ), morphological and structural analyses (reflection high energy electron diffraction, x-ray diffraction, transmission electron microscopy, scanning tunneling microscopy, and atomic force microscopy), magnetic analyses (SQUID and alternating- gradient force magnetometries), and optical analyses (cathodoluminescence). | - |
| Formato: dc.format | viii, 112f. : il. color., grafs., tabs. | - |
| Formato: dc.format | application/pdf | - |
| Formato: dc.format | application/pdf | - |
| Relação: dc.relation | Disponível em formato digital | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Física | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Meteriais ferromagneticos | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Semicondutores | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Eletrodeposição | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Eletroquímica | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Física | - |
| Título: dc.title | Estudo do crescimento e propriedades estruturais, químicas e magnéticas de heteroestruturas híbridas GaSe-Fe, ZnSe-Fe granulares e MnAs/GaAs(111) vicinal | - |
| Tipo de arquivo: dc.type | livro digital | - |
| Aparece nas coleções: | Repositório Institucional - Rede Paraná Acervo | |
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