Determinação estrutural da superfície de materiais cristalinos por meio da técnica MEIS

Abstract

O objetivo deste trabalho é caracterizar a estrutura interna dos nanocristais semicondutores quantum dots(QD) de CdSe/ZnS, de estrutura core-shell, modificados termicamente a uma temperatura de 400 ◦C, durante cinco minutos. Para realizarmos a caracterização, utilizamos as técnicas de espectroscopia de retroespalhamento de Rutherford (RBS), espectroscopia de fotoluminescência (PL), microscopia eletrônica de transmissão (TEM) e a técnica de espalhamento de íons (MEIS) aliada ao programa desenvolvido pelo Laboratório de Implantação Iônica, o PowerMeis. Este programa é voltado `a análise de nanoestruturas, sendo capaz de determinar as características estruturais mais prováveis de uma amostra. Cada técnica foi fundamental para o desenvolvimento do projeto. Através do RBS, podemos calcular as quantidades elementares perdidas após o processo de tratamento térmico. Tanto a técnica de PL e TEM, nos forneceu informação sobre o núcleo dos quantum dots. Com essas informações, utilizamos o PowerMeis para simular espectros para a nanoestrutura estudada, assim, podemos comparar com o espectro de MEIS. Através desta metodologia, determinamos a modificação estrutural dos QDs após o tratamento térmico. Observamos uma redução no tamanho do núcleo cristalino dos QDs, bem como a redistribuição dos elementos que o compõem.

The purpose of this study is to characterize the internal structure of the semiconductor nanocrystal quantum dots of CdSe/ZnS, core-shell structure, thermally modified at a temperature of around 400 ◦C for five minutes. To accomplish the characterization we use the techniques of Rutherford backscattering spectroscopy (RBS), photoluminescence spectroscopy (PL), transmission electron microscopy (TEM) and the technique of medium energy ion scattering (MEIS) combined with the software PowerMeis. This program is used to the analysis of nanostructures being able to determine the most likely structural characteristics of a given sample. Each technique was fundamental to the development of the project. Through the RBS we can calculate the incremental quantities lost after the annealing treatment process. PL and TEM techniques provided us with information about the core of the quantum dots. With this information we used PowerMeis to simulate the spectra of the nanostructure studied so we could compare it with the experimental spectrum of MEIS. Through this method we determined the structural modification of the QDs after annealing treatment. We observed a reduction in the size of the crystalline core of the QDs as well as the redistribution of the elements that compose it.