Caracterização e processamento de nanoestruturas semicondutoras e aplicações como dispositivos

• Processo: 14/19142-2
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Vigência: 01 de julho de 2015 - 30 de junho de 2020
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Gilmar Eugenio Marques
• Beneficiário: Gilmar Eugenio Marques
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Adenilson José Chiquito ; Euclydes Marega Junior ; Iouri Poussep ; José Pedro Rino ; Leonardo Kleber Castelano ; Marcio Daldin Teodoro ; Victor Lopez Richard ; Waldir Avansi Junior
• Auxílios(s) vinculado(s): 18/02858-6 - ANM 2018 Advanced Nano Materials, AR.EXT; 16/01968-7 - Dinâmica coerente de elétrons e buracos em anéis semicondutores, AV.EXT; 15/23619-1 - Sistemas confinados e condensados: propriedades eletrônicas e vibracional, AV.EXT; 15/13771-0 - EMU concedido no processo 14/19142-2: criostato de ultra baixa vibração com campo magnético e microscópio confocal, AP.EMU
• Bolsa(s) vinculada(s): 17/23668-8 - Efeitos de muitos corpos sobre qubits do Vale e sobre novas propriedades magneto-ópticas de monocamadas de metais de transição dicalcogenados, BP.PD; 15/16175-0 - Montagem e caracterização de transistor usando filme fino de moléculas fotocromáticas, BP.PD
• Assunto(s): Sensores ópticos Materiais nanoestruturados Semicondutores Dispositivos eletrônicos Nanomagnetismo Spintrônica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Dispositivos Eletro-Ópticos | nanoestruturas semicondutoras | Sensores ópticos | Sensores térmicos | Semicondutores, processamento, dispositivos

Resumo

Este projeto tem como principal objetivo consolidar a nucleação e a liderança de um grupo de pesquisadores nacionais e internacionais numa área científica e tecnológica chave por meio da pesquisa colaborativa entre as expertises dos membros. Deve tornar mais robusta uma colaboração preexistente entre pesquisadores experimentais e teóricos através dos estudos de fenômenos relacionados aos efeitos de interfaces e confinamento, além de spin, produzidos durante o crescimento epitaxial de nanoestruturas semicondutoras: heteroestruturas, pontos e anéis quânticos e nanofios. Tais efeitos respondem pelas propriedades: ópticas, de transporte, magnéticas e piezoelétricas destes sistemas e, assim, formam os alicerces para as suas aplicações como dispositivos opto-eletrônicos e spintrônicos. De seus conhecimentos e controle resultam elementos estratégicos que pautam a evolução de perspectivas tecnológicas do desenho, síntese, processamento (dopagem, litografia, contactos elétricos, etc) e aplicação destas nanoestruturas. O projeto se baseia em cinco pilares inter-relacionados e complementares: (i) o desenho, crescimento e processamento de sistemas nanoestruturados contendo janelas ópticas e contactos elétricos; (ii) suas caracterizações estruturais; (iii) caracterização experimental das propriedades ópticas, magnéticas e de transporte; (iv) simulações teóricas, por meio de dinâmica molecular, das propriedades estruturais e dinâmicas temporais e dos efeitos quânticos associados aos elementos fornecidos via dinâmica molecular. Os problemas práticos colocados trazem à tona questões básicas a serem estudadas, compreendidas e, possivelmente, exploradas como dispositivos. Nelas intervêm efeitos de diferentes naturezas cujos tratamentos via técnicas experimentais refinadas, assim como abordagens teóricas, abrangem várias áreas da Física. Os temas gerais envolvem abordagens teóricas e experimentais complementares, como: 1)-Controle das propriedades de spin para estados eletrônicos mediante a engenharia da estrutura eletrônica em dispositivos 0D e 1D e 2D onde processos de tunelamento possam ser manipulados por configurações de campos externos. Compreensão dos efeitos detectados nas emissões de luz polarizada e associados com a dinâmica de spins de portadores nestas heteroestruturas. 2)-Elucidação propriedades estruturais, efeitos de tensão (strain-stress) e modulações do transporte de portadores (elétrons e buracos) e da resposta óptica através de fios e pontos quânticos e sistemas heteroestruturados 1D.3)-Estudo e exploração dos efeitos da interação spin-órbita nas propriedades de sistemas nanoestruturados: efeitos de hibridização dos estados de spin na anisotropia e na modulação da resposta óptica e manipulação de propriedades dependentes do spin eletrônico.4)-Compreensão e caracterização do nanomagnetismo e do diamagnetismo anômalos detectáveis nas emissões de fotoluminescência em pontos quânticos com simetrias cilíndrica e anelar, em amostras com acoplamento (empilhamento) vertical e/ou alinhamento lateral.5)-Estudo e exploração de fenômenos relacionados à interação de portadores com modos vibracionais (fônons) de sistemas confinados e suas contribuições nos processos de relaxação.6)-Estudo e exploração da dinâmica de portadores dependente do tempo em estruturas semicondutoras com campos elétrico e magnético aplicados em diferentes configurações. 7-Elucidar formas de controle para os processos de crescimento e de dopagens nas diferentes amostras. Redesenhar, crescer e processar amostras com diferentes condições (temperatura de crescimento, adição de íons, orientação do substrato, etc), visando melhorar um funcionamento ou a eficiência em aplicação específica para um tipo de dispositivo que estamos realizando. (AU)

Publicações científicas

(30)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

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MONTERO-MUNOZ, MARLY; RAMOS-IBARRA, J. E.; RODRIGUEZ-PAEZ, JORGE E.; TEODORO, MARCIO D.; MARQUES, GILMAR E.; SANABRIA, ALFONSO R.; CAJAS, PAOLA C.; PAEZ, CARLOS A.; HEINRICHS, BENOIT; COAQUIRA, JOSE A. H.. Role of defects on the enhancement of the photocatalytic response of ZnO nanostructures. Applied Surface Science, v. 448, p. 646-654, AUG 1 2018. (13/18719-1, 14/19142-2, 15/13771-0, 14/07375-2)

CARDOZO DE OLIVEIRA, E. R.; PFENNING, A.; GUARIN CASTRO, E. D.; TEODORO, M. D.; DOS SANTOS, E. C.; LOPEZ-RICHARD, V.; MARQUES, G. E.; WORSCHECH, L.; HARTMANN, F.; HOEFLING, S.. Electroluminescence on-off ratio control of n-i-n GaAs/AlGaAs-based resonant tunneling structures. PHYSICAL REVIEW B, v. 98, n. 7, p. 6-pg., 2018-08-01. (14/02112-3, 13/18719-1, 14/19142-2, 16/50080-9, 14/07375-2)

LIMA, MATHEUS P.; CABRAL, L.; MARGAPOTI, EMANUELA; MAHAPATRA, SUDDHASATTA; DA SILVA, JUAREZ L. F.; HARTMANN, FABIAN; HOEFLING, SVEN; MARQUES, GILMAR E.; LOPEZ-RICHARD, VICTOR. Defect-induced magnetism in II-VI quantum dots. PHYSICAL REVIEW B, v. 99, n. 1, p. 7-pg., 2019-01-22. (14/02112-3, 17/11631-2, 14/19142-2)

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DE MATOS RODRIGUES, MURILLO HENRIQUE; MESQUITA BORGES, KELLEN CRISTINA; GONCALVES, ROSANA DE FATIMA; VILLARREAL CARRENO, NEFTALI LENIN; ALANO, JOSE HENRIQUE; TEODORO, MARCIO DALDIN; GODINHO JUNIOR, MARIO. Exposed (040) facets of BiVO4 modified with Pr3+and Eu3+: Photoluminescence emission and enhanced photocatalytic performance. Journal of Alloys and Compounds, v. 934, p. 9-pg., 2023-02-10. (14/19142-2)

DE OLIVEIRA, F. M.; CABRAL, L.; VILLEGAS-LELOVSKY, L.; LIMA, MATHEUS P.; ARAGON, F. F. H.; MARQUES, G. E.; CHIQUITO, A. J.; TEODORO, M. D.. Polaron-assisted electronic transport in ZnP2 nanowires. JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C, v. 11, n. 12, p. 11-pg., 2023-02-14. (14/02112-3, 13/17639-4, 13/18719-1, 18/20729-9, 14/19142-2, 13/19692-0, 16/14381-4)

PAZ-CORRALES, K. J.; VILCA-HUAYHUA, C. A.; ARAGON, F. F. H.; VILLEGAS-LELOVSKY, L.; COAQUIRA, J. A. H.; DA SILVA, S. W.; MARQUES, G. E.; TEODORO, M. D.; PACHECO-SALAZAR, D. G.. Tuning intrinsic defects in ZnO films by controlling the vacuum annealing temperature: an experimental and theoretical approach. PHYSICA SCRIPTA, v. 97, n. 7, p. 16-pg., 2022-07-01. (14/19142-2, 13/18719-1)