Neste trabalho estudam-se as propriedades de nanoestruturas de Ge e Sn
formadas em amostras de SiO2/Si(100) através dos processos de
implantação iônica e tratamento térmico. A formação de nanocristais de
Ge foi investigada em função de tratamentos térmicos em ambiente de N2.
Os resultados obtidos foram correlacionados com as propriedades de
luminescência das amostras, sendo feita uma discussão sobre os
mecanismos atômicos envolvidos no processo de crescimento dos
nanocristais de Ge, bem como seus efeitos na criação de centros
luminescentes no interior da camada de SiO2, que são responsáveis por
intensas bandas de fotoluminescência (PL) nas regiões espectrais do
azul-violeta (≈ 3,2 eV) e ultravioleta (≈ 4,2 eV). Além disso,
experimentos de irradiação com diferentes íons (He+, Si+, Kr++, Au+)
foram realizados antes da implantação do Ge com o objetivo de estudar o
efeito de memória que os danos criados pela irradiação apresentam sobre
as propriedades estruturais e luminescentes das amostras de SiO2/Si(100)
No estudo das amostras de SiO2/Si(100) implantadas com Sn, a síntese
de nanopartículas de Sn foi estudada em função da temperatura e do
ambiente de tratamento térmico (N2 e vácuo). De maneira pioneira
mostrou-se que através da manipulação desses parâmetros é possível
formar desde grandes nanocristais bi-fásicos de Sn (≈ 12 a 25 nm) em
estruturas concêntricas com núcleo de β-Sn e camada externa de SnOx, até
pequenas nanopartículas de Sn com diâmetros de ≈ 2 nm e uniformemente
distribuídas ao longo da camada de SiO2. Além disso, observou-se que a
evolução estrutural do sistema de nanopartículas de Sn influencia
diretamente as características das emissões de PL azul-violeta e UV. Por
fim, um outro aspecto das nanoestruturas de Sn foi estudado: a formação
de um denso arranjo de ilhas epitaxiais de β-Sn na região de interface
SiO2/Si. Este sistema de nano-ilhas, que cresce epitaxialmente, é
uniformemente distribuído sobre a superfície do Si, apresentando uma
pequena dispersão em tamanho e tendência a se auto-organizar. A criação
desse sistema de nano-ilhas epitaxiais através da utilização da
implantação iônica é um processo inédito, sendo discutida aqui com base
nas propriedades de equilíbrio do sistema Sn-Si.
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