Orientador : Prof. Dr. Dante Homero Mosca / Co-orientador : Prof. Dr. Hugo Feitosa Jurca / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais. Defesa: Curitiba, 31/08/2011 / Inclui referências / Resumo: Nesse trabalho é investigada a reatividade química entre o manganês
(Mn) e substratos comerciais monocristalinos de arseneto de gálio (GaAs),
cuja superfície consiste de planos cristalinos (111) terminados em arsênio
com reconstrução do tipo (1x1). Deposições de Mn em diferentes
temperaturas e também recozimentos seqüenciais foram realizados em
condições de ultra-alto vácuo usando uma câmara de crescimento de epitaxia
por feixe molecular (Molecular Beam Epitaxy - MBE) equipada com a técnica
de difração de elétrons de alta energia refletidos (Reflection High Energy
Electron Diffraction - RHEED).
Análises de RHEED in situ durante crescimento e recozimento térmico
de amostras sob taxa de aquecimento de 6oC/min foram utilizadas na
determinação dos compostos formados na interface Mn/GaAs. As técnicas de
difração de raios X (XRD) e de espectroscopia de fotoelétrons excitados por
raios X (XPS) foram também usadas em análises químico-estruturais de
depósitos de Mn obtidos entre 25 e 400oC. Mesmo à temperatura ambiente, o
padrão de RHEED referente à superfície de GaAs se altera imediatamente
após o contato com o Mn. Entretanto, a formação de compostos de Mn cristalinos na frente de crescimento ocorre somente em temperaturas de
substrato acima de 280°C. Análises de XPS revelam que a estequiometria da
superfície é diferente para depósitos de Mn obtidos em temperaturas de 100,
200 e 300oC. Com o aumento da temperatura de deposição, o percentual de
As sistematicamente diminui, enquanto o percentual de Ga relativo ao Mn
exibe significativas variações com um aumento inicial e subsequente
diminuição. As análises químico-estruturais complementares de RHEED,
XPS e XRD desses depósitos indicam que o MnAs e o MnGa são os
principais compostos interfaciais formados. Um recobrimento enriquecido de
Mn com baixa cristalinidade tende a formar-se durante o crescimento a
400°C, sugerindo que os compostos interfaciais têm uma espécie de efeito
de auto-passivação. Os resultados experimentais obtidos confirmam a complexidade da formação da interface Mn/GaAs, que possui grande potencial para obtenção de compostos de interesse para a área de spintrônica. / Abstract: In this work we investigated the chemical reactivity between
manganese (Mn) and commercial monocrystalline wafers of gallium arsenide
(GaAs) with surface consisting of crystalline planes (111) terminated by
arsenic with a reconstruction of the type (1x1). Mn deposition at different
temperatures and sequential thermal annealing were also carried out under
ultra-high vacuum conditions using a growth chamber of molecular beam
epitaxy (MBE) equipped with reflection high energy electron diffraction
(RHEED) technique.
In-situ RHEED analyses were used during growth and thermal
annealing with heating rate of 6oC/min for determination of the compounds
formed at the Mn/GaAs interface. X-ray diffraction (XRD) and X-ray
photoelectron spectorcopy (XPS) techniques were also used to analyze Mn
deposits obtained between 25 and 400oC. Even at room temperature, RHEED
patterns from the GaAs surface changes immediately after contact with the
Mn. However, the formation of Mn-based crystalline compounds in the front of
growth occurs only for substrate temperatures above 280°C. XPS analyses
revealed that the surface stoichiometry is different for Mn deposits obtained at
temperatures of 100, 200 and 300oC. By increasing temperatures, the As
percentage systematically decreases, while the percentage of Ga relative to
Mn shows significant variations while the percentage of Ga for Mn shows
significant variations with an initial increasing and subsequent decreasing.
Chemical and structural analyses of these deposits performed using
complementary techniques of RHEED, XPS and XRD indicate that MnAs and
MnGa are the main compounds formed at the interface. A Mn-rich coverage
with low crystallinity tends to form during growth at 400°C, suggesting that the
interfacial compounds have a kind of effect of self-passivation.
These experimental results confirm the complexity of the formation of
Mn/GaAs interface, witch have potential to obtain compounds of interest to
the area of spintronics.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:dspace.c3sl.ufpr.br:1884/37057 |
| Date | January 2011 |
| Creators | Soares, Marlon Vinicius |
| Contributors | Mosca Junior, Dante Homero, Jurca, Hugo Feitosa, Universidade Federal do Paraná. Setor de Ciências Exatas. Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | 125f. : il., algumas color., grafs., tabs., application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFPR, instname:Universidade Federal do Paraná, instacron:UFPR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | Disponível em formato digital |
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