Investigação em escala atômica de óxidos metálicos nano-estruturados semicondutores de alta constante dielétrica por uma técnica nuclear

Resumo

O presente projeto tem como objetivo o uso de uma técnica nuclear para a investigação em escala atômica de materiais nano-estruturados de óxidos semicondutores de alta constante dielétrica por meio da medida das interações hiperfinas (HFI). Óxidos metálicos puros e principalmente dopados com metais apresentam propriedades extremamente interessantes que os tornam candidatos a ser usados em aplicações tecnológicas que podem produzir um impacto significativo em diversas atividades. Os materiais a serem investigados neste projeto são óxidos metálicos de band-gap largo, como por exemplo, no caso especifico do HfO2, um material isolante para uso em novas gerações de microprocessadores e o CeO2. Nestes materiais, defeitos como vacâncias e impurezas desempenham um papel fundamental nas suas propriedades e, portanto pretendemos investigar em escala atômica, a influência da dopagem com determinados elementos nas propriedades destes óxidos. Será usada a espectroscopia de correlação angular gama-gama perturbada (PAC) para realizar as medidas experimentais. Càlculos de primeiros principios utilizando a teoria do funcional densidade serão realizados para se obter os parâmetros hiperfinos. Pelo fato de ser uma técnica nuclear, a espectroscopia PAC possui grande precisão e eficiência na medida dos campos hiperfinos locais numa escala atômica, constituindo uma ferramenta ideal para a investigação da origem atômica de fenômenos como a influência de defeitos nas propriedades macroscópicas de muitos materiais, a origem e natureza do ordenamento magnético ou a vizinhança local de átomos metálicos na estrutura de óxidos. Na medida de interações hiperfinas, a espectroscopia PAC leva vantagem sobre técnicas de ressonância, pois a temperatura da amostra não influencia na resolução da medida, o que permite medidas a temperaturas bem altas. O principal objetivo do projeto é estabelecer metodologias de preparação destes óxidos com as propriedades aperfeiçoadas para as aplicações de interesse. (AU)