Tese de Doutorado #376 – Igor de Souza Lana Antoniazzi – 18/12/2020

Materiais de baixa dimensionalidade, como o grafeno, são altamente suscetíveis ao substrato (interface) onde estão apoiados. Neste trabalho, realizamos o estudo de amostras de bicamadas de grafeno epitaxial sobre carbeto de silício (SiC) oxidado. As bicamadas de grafeno são obtidas intercalando O entre a monocamada de grafeno epitaxial e o SiC. A intercalação por O desacopla o grafeno epitaxial do substrato, através da conversão da buffer layer em uma camada de grafeno, e simultaneamente oxida a superfície do SiC. Após a intercalação, o strain, característico do grafeno epitaxial, não é mais observado e uma bicamada de grafeno Bernal (AB) de alta qualidade é formada. Entretanto, a interface oxidada degrada a mobilidade eletrônica da bicamada de grafeno. Neste trabalho várias técnicas foram empregadas para entender melhor como é a estrutura formada pela intercalação por O e a origem da baixa mobilidade observada neste tipo de amostra. Os resultados apontam que na interface existe uma camada rica em SiO2 e entre ela e o SiC está presente uma camada de transição formada por oxicarbetos de silício (SiOxCy). Medidas de espectroscopia de varredura por tunelamento (STS) revelaram que através de toda a amostra existe uma intensa densidade de estados próximo ao nível de Fermi, que é responsável por suprimir a mobilidade dos portadores de carga. De acordo com cálculos teóricos, esses estados estão relacionados às formações SiOxCy, presentes na interface.
Em uma segunda etapa, propomos uma maneira relativamente simples e de baixo custo para a produção de heteroestruturas entre isolantes topológicos e amostras de grafeno. Nesta analisamos a eficiência do crescimento de nano-estruturas de isolantes topológicos de Bi2Se3 sobre substratos de óxido de silício (SiO2/Si) e grafite pirolítico altamente ordenado (HOPG). Os resultados preliminares mostram a formação de nano-estruturas triangulares reprodutíveis em ambos substratos. O estudo das nano-estruturas através de STS revelou que essas apresentam uma baixa dopagem de portadores de carga, o que está relacionado ao baixo índice de vacâncias de Se, o que confirma a alta qualidade das estruturas.