Estruturas de barreira dupla de PbTe/PbEuTe ... - mtc-m17:80 - Inpe
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Neste trabalho o substrato tem dimensões de aresta de cerca de 1,5 cm, representandouma variação insignificante na taxa de crescimento ao longo de suas dimensões. Alémdisso, na condição de crescimento real por MBE a amostra é colocada em rotação, numaposição estratégica em relação às células, prevenindo alterações de espessura. AEquação 3.5 é limitada ao descrever situações reais pois desconsidera muitas variáveisque influenciam no crescimento, a começar pela própria condição da célula de efusãoque, na maioria das vezes, não segue as especificações de uma célula de Knudsen.Outros fatores como a quantidade de massa na célula, processos de difusão da moléculaevaporada sobre o substrato, temperatura do substrato, entre outros devem serconsiderados no tratamento de situações reais.3.2 Sistema de crescimento epitaxial MBE para compostos IV-VIUm sistema típico para o crescimento por epitaxia de feixe molecular é dotado decélulas de efusão dentro das quais são colocadas as substâncias de interesse. Oaquecimento das células de efusão origina fluxos moleculares proporcionais àtemperatura e pressão de vapor dos diferentes materiais. Cada célula atua como umcanhão de moléculas, dispostas em distâncias uniformes em relação a um substrato alvo,sobre o qual os materiais das células são depositados epitaxialmente. Cada célula édotada de um obturador, que permite iniciar ou interromper o fluxo molecular emfrações de segundo. Através deste recurso é possível construir estruturas complexas,com diferentes materiais alternando-se ou com variações abruptas de concentração.A estequiometria é estabelecida pela razão entre fluxos dos materiais oriundos de cadacélula e controlado por medidores do tipo Bayard-Alpert que fornecem a pressãoequivalente ao fluxo (BEP, Beam equivalent pressure) ou, de forma mais precisa, porosciladores de quartzo que informam diretamente a taxa de deposição. Estesequipamentos são estrategicamente dispostos no interior do sistema MBE, de forma anão interferir no fluxo molecular. A câmara principal de crescimento é mantida em ultraalto vácuo (UHV, Ultra high vacuum), de forma a garantir que o caminho livre médiodas partículas evaporadas seja bem maior do que a distância entre as células e osubstrato, para evitar a deposição de impurezas indesejadas nos filmes fabricados.50
(a)(b)(c)FIGURA 3.3 – (a) Representação da câmara de crescimento do sistema MBE. (b) Fotodo sistema MBE RIBER 32P para o crescimento de compostos IV-VI.(c) Diagrama do sistema MBE visto de cima.O diagrama do sistema MBE RIBER 32P, instalado no LAS/INPE, utilizado para ocrescimento das amostras está mostrado na Figura 3.3. O painel (a) retrata a câmaraprincipal do MBE com corte revelando o interior da câmara. A fotografia (b) mostrauma visão lateral do sistema MBE RIBER 32P. No painel (c) está um diagrama geral dosistema MBE constituído de três câmaras: (1) câmara para introdução de substratos eretirada de amostras que opera em alto vácuo, cerca de 10 -6 Torr, mantido por umabomba turbo molecular; (2) câmara de preparação de amostras destinada para limpezado substrato (pre-baking) e para tratamentos térmicos nas amostras crescidas sobcondições de UHV, 10 -10 Torr, mantido por uma bomba iônica; (3) câmara principaldestinada ao crescimento, mantida sob pressão da ordem de 10 -11 Torr, através de umeficiente sistema de bombeamento, composto por uma bomba iônica e outra desublimação de titânio, que operam simultaneamente, e de um circuito internorefrigerado por nitrogênio líquido, funcionando como armadilha para vapores residuais.Um segundo circuito de nitrogênio líquido envolve as células de efusão, proporcionandoisolação térmica entre elas.51
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(a)(b)(c)FIGURA 3.3 – (a) Representação da câmara <strong>de</strong> crescimento do sistema MBE. (b) Fotodo sistema MBE RIBER 32P para o crescimento <strong>de</strong> compostos IV-VI.(c) Diagrama do sistema MBE visto <strong>de</strong> cima.O diagrama do sistema MBE RIBER 32P, instalado no LAS/INPE, utilizado para ocrescimento das amostras está mostrado na Figura 3.3. O painel (a) retrata a câmaraprincipal do MBE com corte revelando o interior da câmara. A fotografia (b) mostrauma visão lateral do sistema MBE RIBER 32P. No painel (c) está um diagrama geral dosistema MBE constituído <strong>de</strong> três câmaras: (1) câmara para introdução <strong>de</strong> substratos eretirada <strong>de</strong> amostras que opera em alto vácuo, cerca <strong>de</strong> 10 -6 Torr, mantido por umabomba turbo molecular; (2) câmara <strong>de</strong> preparação <strong>de</strong> amostras <strong>de</strong>stinada para limpezado substrato (pre-baking) e para tratamentos térmicos nas amostras crescidas sobcondições <strong>de</strong> UHV, 10 -10 Torr, mantido por uma bomba iônica; (3) câmara principal<strong>de</strong>stinada ao crescimento, mantida sob pressão da or<strong>de</strong>m <strong>de</strong> 10 -11 Torr, através <strong>de</strong> umeficiente sistema <strong>de</strong> bombeamento, composto por uma bomba iônica e outra <strong>de</strong>sublimação <strong>de</strong> titânio, que operam simultaneamente, e <strong>de</strong> um circuito internorefrigerado por nitrogênio líquido, funcionando como armadilha para vapores residuais.Um segundo circuito <strong>de</strong> nitrogênio líquido envolve as células <strong>de</strong> efusão, proporcionandoisolação térmica entre elas.51
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