Propriedades estruturais e ópticas de amostras de EuTe e PbEuTe crescidas sobre BaF2 - Emilio Heredia Suárez (2012)
A pesquisa sobre semicondutores magnéticos é de relevância na atualidade, devido a possíveis aplicações em dispositivo magneto ópticos e spintrônicos. O EuTe foi um dos primeiros semicondutores magnéticos intrínsecos a ser descoberto e tem sido amplamente estudado, porém, até hoje, as suas propriedades ópticas e eletrônicas não são completamente conhecidas ou compreendidas. Adicionalmente, quando o átomo de Eu é parcialmente substituído por Pb na liga Pb$_{x}$Eu$_{1-x}$Te aparecem novas e interessantes propriedades. Neste trabalho, foram investigadas as propriedades estruturais de ilhas e filmes finos de EuTe e as propriedades ópticas de filmes finos de EuTe e Pb(x)Eu(1-x)Te com até 20 % de Pb, crescidos por epitaxia de feixes moleculares sobre substratos de BaF$_{2}$ (111). O estudo por difração de raios-x das ilhas de EuTe mostrou que, quando são utilizadas baixas temperaturas do substrato durante o crescimento, as mesmas apresentam parâmetros de rede no plano maiores do que a do EuTe relaxado, mesmo estando sobre um substrato de parâmetro de rede menor. Tal efeito, chamado de super compensação do descasamento de parâmetro de rede, nunca tinha sido observado experimentalmente em nenhum material e isto pode ter aplicações práticas, por exemplo, na engenharia de estruturas de bandas de semicondutores. O estudo das propriedades ópticas, por outro lado, revelou que quando se utilizam altas densidades de potência de excitação, os espectros de PL da liga PbEuTe (com até 5 % de Pb) apresentam uma nova banda de emissão centrada em energias maiores do que às das bandas excitônicas conhecidas como MXs, observadas nos trabalhos anteriores publicados na literatura. Com a aplicação de campos magnéticos, em filmes de EuTe a nova banda se desloca para energias menores com uma taxa de $\sim$40 meV/T na geometria de Faraday, valor superior ao das demais bandas de emissão mencionadas na literatura. Adicionalmente, nas amostras com Pb, para campos magnéticos aplicados relativamente altos, esta banda se desdobra em até 3 sub-bandas com taxas de deslocamento diferentes. O comportamento da nova banda em função da temperatura também é diferente ao das bandas MXs, em particular a nova banda é visível a temperaturas de nitrogênio líquido e superiores, o que aumenta o intervalo de temperaturas em que poderiam operar dispositivos opto eletrônicos e spintrônicos baseados em PbEuTe. As possíveis origens da nova banda de PL no EuTe e PbEuTe são discutidas no trabalho. O estudo do espalhamento Raman para amostras de EuTe e PbEuTe também revelou diferenças nos espectros com e sem adição de chumbo. Essencialmente, a presença de Pb na estrutura, substituindo o Eu, muda a simetria dos modos de vibração alterando a regra de seleção, o que pode ter provocado a mudança nos espectros Raman entre EuTe e PbEuTe. Estes e outros resultados discutidos no trabalho incrementam o nosso conhecimento sobre as propriedades do EuTe e PbEuTe e podem contribuir para estimular novas investigações teóricas e experimentais nesses materiais.