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Atualmente, este sistema MBE está equipado com oito células de efusão contendo asseguintes cargas sólidas: PbTe, SnTe, Te(1), Eu, Te(2), CaF 2 , BaF 2 e Bi 2 Te 3 . As célulaspodem operar isoladamente ou agrupadas conforme o objetivo do crescimento. Paratanto, é necessário o conhecimento da funcionalidade de cada material contido nascélulas individualmente e quando agrupados. A introdução da célula de Eu no sistemapassou a permitir o crescimento de ligas semimagnéticas de compostos IV-VI, comeurópio. Além disso, como comentado no Capítulo 2, a introdução de Eu na liga dePbTe aumenta consideravelmente o gap do material, mesmo em pequenasconcentrações, tornando possível a variação da energia do gap dos compostos IV-VI. Aprimeira célula de telúrio é geralmente utilizada para controle estequiométrico da liga dePbTe. O PbTe utilizado neste sistema é rico em Pb, conferindo predominância tipo-naos portadores dos filmes quando apenas esta célula for usada. Na medida em que ofilme é enriquecido com telúrio, a partir da célula Te(1), características tipo-p sãointroduzidas, conforme mostrado no diagrama de fase ilustrado na Figura 2.2. Alémdisso, a correta dosagem de telúrio melhora consideravelmente a qualidade cristalina deamostras tanto do tipo-n como do tipo-p. A segunda célula de Te é normalmenteutilizada durante o crescimento de heteroestruturas envolvendo compostos com Eu eoutras ligas ternárias. Conforme o ajuste da razão entre os fluxos de Eu e Te, éconferido características de nucleação em ilhas ou de crescimento camada a camada, nafabricação das ligas de PbEuTe. O Bi 2 Te 3 é utilizado para a dopagem extrínseca tipo-n,tornando possível a obtenção de camadas com altas concentrações de elétrons. Ascélulas de CaF 2 e BaF 2 são utilizadas no crescimento de camadas intermediárias, para aaproximação dos parâmetros de rede e coeficiente de dilatação térmica dos materiaisIV-VI, quando crescidos sobre substratos de silício.O substrato utilizado nos crescimentos epitaxiais deste trabalho foi o BaF 2 . Springholz(1993) aponta as principais características necessárias que qualificam um substrato paraser utilizado em crescimentos epitaxiais. São eles: (1) estabilidade térmica nastemperaturas de crescimento; (2) proximidade entre os parâmetros de rede do substratoe camada epitaxial; (3) proximidade entre os coeficientes de dilatação térmica dosubstrato e camada epitaxial e (4) alta qualidade cristalina do substrato. Todos estes52
fatores são observados em substratos de BaF 2 e este material é correntemente utilizadoem crescimentos de compostos IV-VI.Este sistema MBE possui ainda um espectrômetro de massa, do tipo quadrupolo, paraanálise de gases residuais até 200 u.m.a. e um sistema para difração de elétrons de altaenergia emergentes de reflexão rasante (RHEED, Reflection high energy electrondiffraction) de 12 keV, para análise in situ dos crescimentos, equipado com câmara devídeo, para a digitalização dos padrões de RHEED, para posterior análise.3.3 Difração de elétrons de alta energia emergentes de reflexão rasante – RHEEDNa técnica RHEED, um feixe de elétrons de alta energia (10 – 50 keV) incide emângulo rasante, < 3 o , sobre a superfície da amostra e é espalhado sobre uma telafluorescente de fósforo. Devido à bidimensionalidade da superfície, os pontos da rederecíproca se transformam em bastões, e os padrões RHEED na tela podem serentendidos como a interseção destes bastões com a superfície da esfera de Ewald, deraio determinado pelo módulo do vetor de onda dos elétrons incidentes.FIGURA 3.4 - Esquematização da geometria de monitoramento com RHEED.A Figura 3.4 ilustra a geometria de monitoramento a partir da técnica RHEED. Ageometria rasante, a alta sensibilidade à superfície e a compatibilidade ao UHV fizeramda técnica RHEED uma ferramenta amplamente utilizada na investigação in situ dosaspectos morfológicos do crescimento epitaxial MBE. Através dos padrões RHEED53
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fatores são observados em substratos <strong>de</strong> BaF 2 e este material é correntemente utilizadoem crescimentos <strong>de</strong> compostos IV-VI.Este sistema MBE possui ainda um espectrômetro <strong>de</strong> massa, do tipo quadrupolo, paraanálise <strong>de</strong> gases residuais até 200 u.m.a. e um sistema para difração <strong>de</strong> elétrons <strong>de</strong> altaenergia emergentes <strong>de</strong> reflexão rasante (RHEED, Reflection high energy electrondiffraction) <strong>de</strong> 12 keV, para análise in situ dos crescimentos, equipado com câmara <strong>de</strong>ví<strong>de</strong>o, para a digitalização dos padrões <strong>de</strong> RHEED, para posterior análise.3.3 Difração <strong>de</strong> elétrons <strong>de</strong> alta energia emergentes <strong>de</strong> reflexão rasante – RHEEDNa técnica RHEED, um feixe <strong>de</strong> elétrons <strong>de</strong> alta energia (10 – 50 keV) inci<strong>de</strong> emângulo rasante, < 3 o , sobre a superfície da amostra e é espalhado sobre uma telafluorescente <strong>de</strong> fósforo. Devido à bidimensionalida<strong>de</strong> da superfície, os pontos da re<strong>de</strong>recíproca se transformam em bastões, e os padrões RHEED na tela po<strong>de</strong>m serentendidos como a interseção <strong>de</strong>stes bastões com a superfície da esfera <strong>de</strong> Ewald, <strong>de</strong>raio <strong>de</strong>terminado pelo módulo do vetor <strong>de</strong> onda dos elétrons inci<strong>de</strong>ntes.FIGURA 3.4 - Esquematização da geometria <strong>de</strong> monitoramento com RHEED.A Figura 3.4 ilustra a geometria <strong>de</strong> monitoramento a partir da técnica RHEED. Ageometria rasante, a alta sensibilida<strong>de</strong> à superfície e a compatibilida<strong>de</strong> ao UHV fizeramda técnica RHEED uma ferramenta amplamente utilizada na investigação in situ dosaspectos morfológicos do crescimento epitaxial MBE. Através dos padrões RHEED53