Laboratórios
Laboratório de Epitaxia Prof. Sukarno Olavo Ferreira
Coordenador: Leonarde do Nascimento Rodrigues
O laboratório é dedicado à produção de filmes finos e nanoestruturas semicondutoras utilizando a técnica de epitaxia por feixe molecular (MBE, molecular beam epitaxy). São produzidos isolantes topológicos e isolantes topológicos magnéticos (e heteroestruturas desses materiais). São fabricadas camadas epitaxiais (heteroestruturas) baseadas em CdTe e CdMnTe sobre substratos cristalinos de silício e arseneto de gálio e camadas policristalinas sobre vidro e Kapton. Iniciou-se, recentemente, o crescimento de MnTe (candidato altermagnético). Os altermagnetos foram recentemente classificados como um terceiro tipo elementar de fases magnéticas colineares, além dos ferromagnetos e antiferromagnetos convencionais
Sistema de Crescimento Epitaxial por Feixes Moleculares (MBE): Sistema homemade com 4 células de efusão (T < 900 °C), forno para substrato (T < 850 °C) e sistema de vácuo com bomba turbomolecular, bomba iônica e bomba de sublimação de titânio. Pressão de trabalho da ordem de 10⁻⁸ Torr. Recentemente foram adquiridas duas células e-beam e uma célula de alta temperatura para atuar no crescimento de novos materiais baseados em Te. Pretende-se expandir para a produção de materiais bidimensionais do tipo dicalcogeneto de metal de transição (semimetal de Dirac com propriedades supercondutoras induzidas, e materiais com estados supercondutores em que o nível de Fermi pode ser controlado (mediante alteração da concentração de sua composição), permitindo estudar estados topológicos exóticos coexistindo com a supercondutividade.
Laboratório de difratômetro de raios X
Coordenador: Gilberto Rodrigues-Junior
O laboratório é dedicado à caracterização estrutural de diferentes tipos de materiais, principalmente filmes finos. Dispõe-se de um difratômetro de raios X de alta resolução Bruker D8 Discover equipado com um tubo de raios X de ânodo de cobre, com reconhecimento automático de componentes, goniômetro com diâmetro de até 1000 mm, espelho de Goebel, monocromador de duplo cristal de germânio Ge 2x(022), que fornece a radiação característica Cu Kα (λ = 1,5406 Å). Essa configuração produz um feixe altamente monocromático e de baixa divergência angular, proporcionando elevada resolução instrumental para a caracterização estrutural de materiais cristalinos e filmes finos epitaxiais. Absorvedor automático de 4 posições, porta-amostra com movimentação x, y, z, Phi e Chi, fenda automática e detector linear de silício com 192 pixels de 75 μm. Software para identificação (EVA) e quantificação (TOPAZ) de fases, stress, reflectometria e simulação de heteroestruturas epitaxias (LEPTOS).
O sistema permite a realização de medidas convencionais de difração de raios X, como varreduras θ–2θ e rocking curve (ω), além de técnicas de alta resolução, incluindo mapas do espaço recíproco (Reciprocal Space Maps – RSMs). Essas medidas possibilitam a determinação precisa dos parâmetros de rede, do estado de deformação (strain), do grau de relaxação, da mosaicidade e da qualidade cristalina dos filmes, sendo amplamente empregadas na investigação de heteroestruturas epitaxiais, materiais semicondutores e outros materiais avançados.
Visando à ampliação das capacidades experimentais do laboratório, o sistema passará por um processo de modernização, que incluirá a aquisição de um novo tubo de raios X e de um detector bidimensional (2D) de alta sensibilidade (recurso já disponível). O novo detector permitirá a aquisição simultânea de uma ampla região do espaço recíproco, reduzindo significativamente o tempo de aquisição de medidas de alta resolução, como mapas do espaço recíproco (RSMs), além de possibilitar estudos mais avançados de textura cristalográfica, fases policristalinas e materiais com baixa simetria. A substituição do tubo de raios X proporcionará maior intensidade, resultando em uma melhor razão sinal-ruído, maior resolução experimental e redução do tempo necessário para as análises. Com essa atualização, o difratômetro Bruker D8 Discover passará a oferecer um conjunto de técnicas ainda mais abrangente, fortalecendo a infraestrutura de caracterização estrutural do Departamento de Física da UFV e ampliando sua capacidade de atender a pesquisas em ciência dos materiais, nanotecnologia e dispositivos eletrônicos.