Defesa de Tese de Doutorado #349 – Lucas Atila Bernardes Marçal – 23/11/2018

Retrieving chemical and structural properties of nanomaterials through synchrotron x-ray diffraction techniques

Autor: Lucas Atila Bernardes Marçal

Banca Examinadora

Prof. Angelo Malachias de Souza (Orientador)

DF/UFMG

Prof. Carlos Basílio Pinheiro

DF/UFMG

Prof. Paulo Sérgio Soares Guimarães

DF/UFMG

Prof. Florian Edouard Pierre Meneau

LNLS

Prof. Gilmar Eugênio Marques

DF/UFSCAR

Orientação

Prof. Angelo Malachias de Souza (Orientador)

DF/UFMG

Profa. Marie-Ingrid Richard (Coorientadora)

European Synchrotron Radiation Facility (Grenoble - France) / Aix-Marseille Université (Marseille - France)

Resumo do Trabalho

Esta tese apresenta um estudo sobre nanoestruturas cristalinas semicondutoras utilizando técnicas de difração de raios-X, principalmente difração ressonante (anômala) de raios-X, para determinar as propriedades estruturais e químicas de tais estruturas. O primeiro capítulo é uma revisão rápida a respeito de nanoestruturas semicondutoras. O capítulo dois detalha os princípios por trás das técnicas de difração de raios-X utilizadas para estudar as amostras. O capítulo três expõe as outras técnicas usadas para suportar os dados obtidos pelo raio-X. O capítulo quatro apresenta um estudo sobre ilhas de In(Mn)As crescidas sob certo fluxo de Mn, no topo de substratos de GaAs(001). Adicionar o Mn no processo de crescimento faz com que as ilhas de In(Mn)As aloquem os átomos metálicos em diferentes sítios, que podem ser substitucionais ou intersticiais. Realizando medidas de difração de raios-X nestas nanoestruturas, utilizando fótons com energia em torno da borda de absorção K do Mn,!
é possível verificar quantitativamente sua concentração, e também determinar o sítio que está sendo preenchido. Cada possível sítio tem sua própria assinatura em diferentes reflexões e, com a escolha correta das reflexões, pode-se determinar, de forma não ambígua, a porcentagem dos sítios ocupados. O quinto capítulo, o segundo estudo, aplica difração ressonante de raios-X em nanoestruturas de Ge crescido em Si (substrato), com diferentes ângulos de misuct em relação à direção(001). É bem conhecido da literatura que Ge pode crescer em Si como domos ou superdomos, dependendo da quantidade de Ge utilizado. Sabe-se também que um ângulo de miscut pode afetar a dinâmica de crescimento, pois altera a composição interna das estruturas. Um estudo quantitativo da composição de domos/superdomos pode relacionar suas propriedades químicas com os efeitos observados pela difração de raios-X em função do miscut. Finalmente, o Capítulo seis apresenta um estudo sobre ilhas de InGaAs em cima!
de uma membrana de GaAs(001) ultrafina. Medidas de difração d!
e raios-X com nano-foco permitem a determinação do estado de tensão em ilhas isoladas, ajudando a entender as mudanças estruturais na membrana após liberá-la do substrato onde foi crescida.