Crescimento de heteroestruturas de van der waals visando a aplicações em nanoeletrônica - Feijó, Tais Orestes (2021)
O presente trabalho estuda a síntese e modificações físico-químicas de alguns materiais bidimensionais para posterior formação de heteroestruturas de van der Waals em larga escala. Em uma primeira etapa, foi investigada a síntese de dissulfeto de molibdênio (MoS2) pela técnica de Deposição Química a partir da fase Vapor (CVD, Chemical Vapor Deposition) sobre substratos dielétricos de HfO2/Si e SiO2/Si. Nós usamos precursores sólidos de enxofre (S) e óxido de molibdênio (MoO3) e variamos tempo e temperatura de crescimento. Através de técnicas de espectroscopia e espectrometria, observamos que o crescimento de MoS2 inicia a partir de 500 °C sobre SiO2 e a partir de 550 °C sobre HfO2. Além disso, vimos que o mecanismo de crescimento sobre HfO2 permite obter um número maior de camadas em relação ao substrato de SiO2 e o MoS2 é mais ordenado neste primeiro substrato. Em uma segunda etapa, foi investigado o crescimento de MoS2 pelo mesmo método sobre grafeno crescido epitaxialmente sobre SiC para formação da heteroestrutura de van der Waals MoS2/grafeno. Foram investigados a influência de três parâmetros no crescimento de MoS2: do ângulo no corte (miscut) do SiC de suporte, da temperatura de crescimento do MoS2 e da presença da camada tampão (buffer layer) entre o grafeno e o substrato. Nós observamos que o MoS2 tem morfologia aprimorada sobre grafeno sobre SiC com maior erro de corte (4°). Além disso, foi observado que o desacoplamento da camada tampão promove o crescimento de MoS2 com melhor coordenação local. Por fim, foi investigado o crescimento de h-BN pela técnica de Epitaxia por Feixe Molecular (MBE, Molecular Beam Epitaxy) sobre MoS2 crescido em dois substratos diferentes: grafeno epitaxial e óxido de silício. Nós observamos que o substrato de origem do MoS2 interfere na sua qualidade estrutural, tendo morfologia aprimorada sobre o grafeno epitaxial, com formação de ilhas triangulares monocamadas, enquanto ocorre o crescimento de ilhas espiraladas sobre o SiO2. Após o crescimento de h-BN, nós observamos que o MoS2 é estável sobre grafeno epitaxial até pelo menos 850 °C, enquanto ocorre sua total degradação à 600 °C quando crescido sobre SiO2. Também observamos o crescimento de nanopartículas de h-BN sobre a heteroestrutura formada de MoS2/grafeno.