Dissertação de Mestrado #707 – Guilherme Rodrigues Fontenele – 11/09/2023

Neste trabalho, apresentamos o crescimento e as propriedades estruturais e eletrônicas de diferentes fases e polimorfos bidimensionais de seleneto de índio, mais especificamente os compostos In2Se3 e InSe. As duas amostras sintetizadas para este estudo foram obtidas por meio do método de Bridgman, empregando duas abordagens distintas nas condições termodinâmicas de crescimento. Além de técnicas de caracterização estrutural, empregamos técnicas de microscopia e espectroscopia de tunelamento a fim de obter a correlação entre informações estruturais e eletrônicas, permitindo a investigação da densidade local de estados eletrônicos das diferentes fases e polimorfos deste material.

Começamos a dissertação apresentando uma revisão da literatura a respeito das fases bidimensionais de In2Se3 e InSe. Os polimorfos da fase In2Se3 apresentam uma grande variedade estrutural e são caracterizados pelo empilhamento de pentacamadas de índio e selênio, enquanto as estruturas de InSe se caracterizam por tetracamadas empilhadas de índio e selênio. Devido às grandes variedades estruturais e eletrônicas, estes materiais são importantes candidatos para diversas aplicações como células solares, transistores, memórias ferroelétricas, sensores de gás, etc. Apresentamos as técnicas experimentais mais importantes utilizadas neste trabalho. Discutimos o método de crescimento de cristais Bridgman e técnicas analíticas de microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de raios-X por energia dispersiva, difração de raios-X, difração de elétrons retroespalhados e microscopia/espectroscopia de tunelamento.

Obtivemos com sucesso dois cristais de seleneto de índio, com cada uma das amostras tendo uma proporção de fases e polimorfismos diferentes. A partir de medidas de difração de raios-X e de elétron retroespalhados, conseguimos quantificar a proporção de fases tanto no volume quanto em regiões superficiais na escala de mícrons de ambos os cristais. Através de medidas de microscopia e espectroscopia de tunelamento, conseguimos obter imagens de alta resolução das estruturas lamelares na escala nanométrica, assim como determinar a densidades de estados eletrônicos de In2Se3 e InSe para cada fase e polimorfo.