Proton Irradiation effects in h-BN nanomembranes

Resumo:

O h-BN é um semicondutor de hiato largo emergente. A sua excelente condutividade térmica, resistência mecânica e resistência à oxidação, aliadas à sua estrutura em camadas semelhante à da grafite tornam-no num material promissor para aplicações em nanoeletrónica bidimensional.

Foram ainda descobertos emissores de fotões únicos entre os defeitos do h-BN, os quais são essenciais para diversas aplicações em comunicações quânticas.O objetivo desta tese é estudar o efeito da irradiação por protões em membranas exfoliadas de h-BN. São usadas diversas técnicas experimentais para avaliar as propriedades óticas e estruturais dos flocos e para determinar a sua resistência às irradiações.

Os espectros de luminescência induzida por feixe de iões são dominados por uma banda larga na região UV, que também é observada por cátodo-luminescência, que é atribuída a impurezas de carbono. Foi observada a extinção desta banda com a fluência da irradiação. Esta emissão tem origem principalmente na superfície dos flocos, e não foi restaurada pelos recozimentos. Não foram encontrados novos níveis capturadores de eletrões por termoluminescência após as irradiações, e verificou-se também uma redução da luminescência emitida.

As medidas de espectroscopia Raman sugerem que ocorre conversão do h-BN para a fase cúbica do BN para maiores concentrações de defeitos implantados. Nas medidas de difração de raios-X de alta resolução observou-se a formação de tensões nalgumas amostras irradiadas, onde o parâmetro de rede c aumentou. Estas tensões foram significativamente reduzidas pelos recozimentos.