Determinação estrutural da superfície de óxidos ordenados por difração de fotoelétrons: o caso de CrxOy sobre Pd(111) e SrTiO3(100)

Autor(es)

Alexandre Pancotti

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Física Gleb Wataghin
• Data de defesa: 2009-09-12

Membros da banca

Richard Landers; George Gershon Kleiman; Fernando Alvarez; Edmar Avellar Soares; Jonder Morais

• Orientador: Richard Landers; Abner de Siervo

Resumo

Este trabalho apresenta um estudo sobre a estrutura atômica da superfície de dois materiais com potencial para suportar nano partículas metálicas num catalisador modelo, o primeiro, Óxido de Cromo é um suporte usado comercialmente, e o segundo, SrTiO3(100) (STO) tem a característica interessante de induzir o crescimento de nano partículas de alguns metais com formatos definidos pelo tipo de tratamento térmico que o suporte recebeu. O Óxido de cromo estava na forma de filmes ordenados crescidos epitaxialmente sobre um cristal de Pd(111) enquanto que o SrTiO3 consistia de cristal dopado com Nb cortado segundo a face (100). Os filmes de óxido de cromo sobre Pd(111) foram crescidos "in-situ" na câmara de análises pela deposição de cromo metálico numa atmosfera de oxigênio (1,0.10-6 mBar) sobre o substrato aquecido (623K) o que produziu filmes com boa cristalinidade e estequiometria. Foram estudados filmes com duas estruturas diferentes: óxido de cromo com 3.5 Å de espessura que apresentava uma reconstrução tipo p(2x2) e um filme mais espesso com 12.0 Å que mostrava uma reconstrução (V3xV3)R30o, ambos determinados por LEED (Low Energy Electron Diffraction). A composição e a estrutura atômica foram determinadas por XPS (X-Ray Photoelectron Spectroscopy) e XPD (X-Ray Photoelectron Diffraction), respectivamente. Titanato de Estrôncio, SrTiO3 normalmente é um material isolante, mas a adição de Nb como dopante o transformou em um material suficientemente condutor para permitir o uso das mesmas técnicas para o estudo da estrutura atômica e composição de sua superfície. Nestes estudos foram utilizados como fontes de excitação radiação Síncrotron de 700 eV de energia da linha SGM do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron e fontes convencionais de raios-X (Al, Mg) Ka. Para o modelamento teórico das estruturas superficiais empregou se o pacote MSCD [1] juntamente com um algoritmo genético [2] para acelerar a procura dos parâmetros estruturais. Determinou se que o filme mais fino de óxido de cromo correspondia a CrO com uma reconstrução p(2x2). A primeira e a segunda distâncias interplanares foram determinadas como sendo iguais a 0,16 Å e 1,92 Å, respectivamente. O filme mais grosso foi estudado em duas situações, como crescido e após tratamento térmico a 973K. Nas duas situações o filme se apresentou como a-Cr2O3(0001), mas com terminações diferentes. Antes do aquecimento do filme os resultados de XPD mostraram que a superfície é terminada por uma camada de "O" com a primeira distância interplanar expandida de 9,5% em relação ao seu valor no volume. Depois do aquecimento, a superfície é terminada em uma dupla camada formada por átomos de Cr, com a primeira distância interplanar reduzida de 68% em relação ao seu valor no volume. Os resultados para a superfície do STO mostraram regiões de SrO e TiO2. Em ambos os casos todas as camadas de cátions relaxam para dentro e os átomos da segunda camada relaxam para fora resultando na corrugação das superfícies do TiO2e SrO. Estes resultados se comparam muito bem com os resultados encontrados por LEED. Usando o algoritmo genético foi possível determinar que 30% da superfície do cristal é recoberta por ilhas de SrO(100) (AU)

• Processo FAPESP: 05/54993-4 - Estudo de filmes de oxidos ordenados sobre monocristais metalicos.
• Beneficiário: Alexandre Pancotti
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado