Caracterização estrutural da interface grafeno/SiC após intercalação de oxigênio

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Marcos Vinicius Gonçalves Faria
• Orientador(a): Myriano Henriques de Oliveira Junior
• Banca de defesa: Roberto Magalhães Paniago, Alexandre Alberto Chaves Cotta
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Minas Gerais
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Física
• Departamento: ICX - DEPARTAMENTO DE FÍSICA
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Grafeno epitaxial; Intercalação; Bicamadas de grafeno; Interface grafeno/SiC; Difração de fotoelétrons; Difração de raios X
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/1843/41923; https://orcid.org/0000-0002-3115-7487

As propriedades eletrônicas e estruturais dos materiais de baixa dimensionalidade, como o grafeno, estão altamente relacionadas às características da interface entre eles e o substrato onde se encontram. Neste trabalho estudamos a estrutura da interface formada entre bicamadas de grafeno epitaxial e o substrato de carbeto de silício (SiC) após a intercalação de oxigênio no sistema grafeno/SiC. Este processo de intercalação converte a buffer-layer em uma camada de grafeno e, com isso, gera uma bicamada de grafeno AB de alta qualidade estrutural desacoplada do substrato oxidado. No entanto, resultados já publicados indicam que a mobilidade eletrônica do sistema diminui de valores tipicamente da ordem de 3000 cm²/Vs para apenas 700 cm²/Vs após o processo de intercalação. Cálculos teóricos de DFT, realizados em um trabalho anterior, mostraram que defeitos na interface oxidada geram uma densidade de estados elevada próximo ao nível de Fermi, sendo estes os responsáveis pela redução na mobilidade eletrônica. Utilizamos duas técnicas de caracterização estrutural (difração de raios X e difração de fotoelétrons) para compreender em detalhes a estrutura formada na interface. Os resultados obtidos indicam que uma alta porcentagem da interface é amorfa e apresenta defeitos como substituições locais de oxigênios por carbonos na região do óxido ou de carbonos por oxigênios na superfície do SiC. Essas substituições geram oxicarbetos de silício (SiOXCY) na interface, e são essas as estruturas responsáveis pela alta densidade de estados próximo ao nível de Fermi e consequentemente a baixa mobilidade eletrônica do sistema.