[pt] Neste trabalho foi estudado o mecanismo de deformação de faces polares e
não polares do óxido de zinco (ZnO), através da introdução de defeitos mecânicos
por nanoindentação. A estrutura cristalina estável do ZnO é do tipo wurtzita, de
forte caráter anisotrópico já observado em relação a propriedades como
piezoeletricidade e polarização espontânea. O mecanismo de deformação mecânica
desses sistemas ainda não está bem esclarecido e são de vital importância na
otimização de dispositivos optoeletrônicos. A extensão dos defeitos para cada
orientação do cristal foi analisada via microscopia eletrônica de transmissão e
correlacionada com o movimento de planos basais {0001} de forma divergente, em
faces não polares (1100) e (1120), e ao movimento de planos piramidais {1011}
de forma convergente para faces polares (0001) e (0001). A extensão da
deformação induzida abaixo da superfície foi avaliada, onde foi possível identificar
a formação de discordâncias do tipo parafuso que se propagam através do sistema de escorregamento (1120)(0001), se propagando de forma altamente localizada
abaixo da superfície. O início da deformação plástica em monocristais é marcado
por eventos plásticos súbitos (pop-ins). Estes eventos foram identificados e
analisados em função da força e da extensão da deformação gerada. A topografia e
forma das impressões residuais foi analisada usando microscopia de força atômica.
Os defeitos observados no plano superficial tenderam a se propagar em direções
preferenciais num processo induzido pela formação de zonas de tensão em torno da
indentação. A formação de zonas de tensão trativa em uma dada direção aumenta a
mobilidade das discordâncias, enquanto zonas de tensão compressiva agem
contribuindo para o travamento. Estas zonas foram identificadas e a magnitude
desta tensão foi estimada via catodoluminescência. Observamos também que a face
polar (0001) apresentou um comportamento reativo, onde defeitos localizados
abaixo da superfície foram revelados através do processo de limpeza. / [en] In this work, deformation mechanisms of polar and non-polar zinc oxide
(ZnO) were studied by nanoindentation tests. The stable crystal structure of ZnO is
the wurtzite with a strong anisotropic character observed in relation to the
piezoelectricity and spontaneous polarization properties, for example. The
mechanical deformation mechanisms of these sorts of materials are not yet fully
understood, being of vital importance for optoelectronic devices optimization.For
each ZnO crystallographic orientation, the induced defects damages were analyzed
by transmission electron microscopy (TEM) and correlated with the slip of basal
planes {0001} in the divergent directions for the both non-polar faces
(1100) and (1120), as well as for the both polar faces (0001) and (0001). Screw
perfect dislocations were identified by propagating through the slip system (1120)(0001). The beginning of plastic deformation in single crystals is marked by pop-ins events. Such events were identified and analyzed in function of the applied force and size. The residual impressions topography and shape were analyzed by atomic force microscopy (AFM). The observed defects on the surface were
propagated in a preferred direction induced by stress components around the
indentation. Tensile stress generation in a certain direction increases the
dislocations mobility, while compressive stress contributes to pinning regions.
Stress components were identified and their magnitudes were estimated by cathode luminescence method. The polar face (0001) showed a reactive behavior; some defects produced underneath the surface were revealed by samples cleaning process.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:24779 |
| Date | 17 June 2015 |
| Creators | ELIZANDRA MARTINS SILVA |
| Contributors | RODRIGO PRIOLI MENEZES |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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