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@PhDThesis{Fornari:2017:PrFiFi,
               author = "Fornari, Celso Israel",
                title = "Propriedades de filmes finos do isolante topol{\'o}gico telureto 
                         de bismuto crescidos por epitaxia de feixe molecular",
               school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
                 year = "2017",
              address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
                month = "2017-02-17",
             keywords = "telureto de bismuto, isolantes topol{\'o}gicos, epitaxia por 
                         feixe molecular, propriedades estruturais, propriedades 
                         el{\'e}tricas, bismuth telluride, topological insulator, 
                         molecular beam epitaxy, structural properties, electrical 
                         properties.",
             abstract = "Neste trabalho foram crescidos e investigados, do ponto de vista 
                         estrutural e el{\'e}trico, filmes finos de telureto de bismuto 
                         crescidos sobre substratos de BaF2 (111). A primeira etapa deste 
                         trabalho consistiu na otimiza{\c{c}}{\~a}o dos par{\^a}metros 
                         de crescimento por epitaxia de feixe molecular. Para isto, 
                         investigou-se a influ{\^e}ncia da press{\~a}o equivalente do 
                         feixe proveniente da fonte de Bi2Te3, da temperatura do substrato 
                         e da oferta extra de tel{\'u}rio. Os par{\^a}metros estruturais 
                         das amostras foram medidos no difrat{\^o}metro de alta 
                         resolu{\c{c}}{\~a}o instalado no LAS/INPE, permitindo 
                         quantificar a estequiometria dos filmes, a qualidade cristalina, o 
                         grau de gemina{\c{c}}{\~a}o, a rugosidade da superf{\'{\i}}cie 
                         e a espessura da camada epitaxial. Medi{\c{c}}{\~o}es na linha 
                         XRD2 do Laborat{\'o}rio Nacional de Luz S{\'{\i}}ncrotron foram 
                         realizadas para aquisi{\c{c}}{\~a}o de mapas do espa{\c{c}}o 
                         rec{\'{\i}}proco em torno de picos de Bragg sim{\'e}tricos e 
                         assim{\'e}tricos. Medi{\c{c}}{\~o}es por microscopia de 
                         for{\c{c}}a at{\^o}mica permitiram avaliar a influ{\^e}ncia dos 
                         par{\^a}metros de crescimento na morfologia e rugosidade da 
                         superf{\'{\i}}cie. Medi{\c{c}}{\~o}es de resistividade 
                         el{\'e}trica em fun{\c{c}}{\~a}o da temperatura e de efeito 
                         Hall permitiram determinar o diagrama de comportamento 
                         el{\'e}trico dos filmes de telureto de bismuto. Paralelamente ao 
                         estudo experimental, um modelo de crescimento epitaxial usando 
                         Monte Carlo foi desenvolvido. O modelo forneceu uma vis{\~a}o 
                         atom{\'{\i}}stica do crescimento, permitindo elucidar a 
                         influ{\^e}ncia dos par{\^a}metros de crescimento nas 
                         propriedades dos filmes. Uma vez fixados os par{\^a}metros ideais 
                         para obten{\c{c}}{\~a}o de filmes finos de Bi2Te3 com alta 
                         qualidade estrutural, uma s{\'e}rie de filmes foi crescida com 
                         espessura variada. A depend{\^e}ncia das propriedades estrutural 
                         e el{\'e}trica com a espessura destes filmes foi investigada. As 
                         propriedades topol{\'o}gicas dos filmes de Bi2Te3 crescidos foram 
                         analisadas por medidas de espectroscopia de fotoemiss{\~a}o 
                         resolvida em {\^a}ngulo (ARPES), realizadas na Universidade de 
                         W{\"u}rzburg. Uma nova t{\'e}cnica foi desenvolvida para 
                         proteger a superf{\'{\i}}cie dos filmes contra 
                         contamina{\c{c}}{\~a}o durante o traslado entre o sistema de 
                         crescimento e o sistema de an{\'a}lise de superf{\'{\i}}cie. Os 
                         espectros ARPES e os mapas de Fermi medidos confirmaram a 
                         presen{\c{c}}a dos estados topol{\'o}gicos de 
                         superf{\'{\i}}cie e, nas condi{\c{c}}{\~o}es otimizadas de 
                         crescimento, revelaram filmes de Bi2Te3 com comportamento isolante 
                         volum{\'e}trico intr{\'{\i}}nseco. ABSTRACT: In this work, thin 
                         films of bismuth telluride were grown on (111) BaF2 substrates and 
                         investigated in a structural and electrical point of view. The 
                         first step of this work consisted in the optimization of the 
                         molecular beam epitaxial growth parameters. For this purpose, it 
                         was investigated the influence of beam equivalent pressure of the 
                         Bi2Te3 solid source, substrate temperature and extra tellurium 
                         offer on the film parameters. The structural parameters of the 
                         samples were measured in the high-resolution diffractometer 
                         installed in LAS/INPE, which allowed quantification of film 
                         stoichiometry, crystalline quality, twinning degree, surface 
                         roughness and thickness of the epitaxial layers. Measurements in 
                         the XRD2 line of the Brazilian Synchrotron Light Laboratory were 
                         performed to acquire reciprocal space maps around symmetric and 
                         asymmetric Bragg peaks. Atomic force microscopy images allowed 
                         evaluating the influence of growth parameters on surface 
                         morphology and roughness. Resistivity and Hall effect, measured as 
                         a function of temperature, allowed to determine the electrical 
                         behavior diagram of the bismuth telluride films. Parallel to the 
                         experimental study, an epitaxial growth model based on Monte Carlo 
                         method was developed. The model provided an atomistic view of the 
                         growth, which elucidated the influence of the growth parameters on 
                         the film properties. After determining the ideal parameters to 
                         obtain Bi2Te3 thin films with high structural quality, it was 
                         produced a series of films with varied thickness. Thus, the 
                         dependence of the structural and electrical properties on film 
                         thickness was determined. The topological properties of the Bi2Te3 
                         films were analyzed by angle-resolved photoemission spectroscopy 
                         (ARPES) measurements performed at W{\"u}rzburg University. A new 
                         technique was developed to protect the film surface against 
                         contamination during the transfer from the growth system to the 
                         surface analysis system. The acquired ARPES spectra and Fermi maps 
                         confirmed the presence of the topological surface states and, 
                         under optimized growth conditions, revealed Bi2Te3 films with 
                         intrinsic bulk insulating behavior.",
            committee = "Rappl, Paulo Henrique de Oliveira (presidente/orientador) and 
                         Abramof, Eduardo (orientador) and Granato, Enzo and Travelho, 
                         Jeronimo dos Santos and Fantini, M{\'a}rcia Carvalho de Abreu and 
                         Chitta, Valmir Ant{\^o}nio",
           copyholder = "SID/SCD",
         englishtitle = "Thin film properties of the topological insulator bismuth 
                         telluride grown by molecular beam epitaxy",
             language = "pt",
                pages = "175",
                  ibi = "8JMKD3MGP3W34P/3NAEMRH",
                  url = "http://urlib.net/rep/8JMKD3MGP3W34P/3NAEMRH",
           targetfile = "publicacao.pdf",
        urlaccessdate = "04 dez. 2020"
}


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