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Dissertação

{pt_PT=Proton Irradiation effects in h-BN nanomembranes.} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=O h-BN é um semicondutor de hiato largo emergente. A sua excelente condutividade térmica, resistência mecânica e resistência à oxidação, aliadas à sua estrutura em camadas semelhante à da grafite tornam-no num material promisor para aplicações em nanoeletrónica bidimensional. Foram ainda descobertos emissores de fotões únicos entre os defeitos do h-BN, os quais são essenciais para diversas aplicações em comunicações quânticas. O objetivo desta tese é estudar o efeito da irradiação por protões em membranas exfoliadas de h-BN. São usadas diversas técnicas experimentais para avaliar as propriedades ópticas e estruturais dos flocos e para determinar a sua resistência às irradiações. Os espectros de luminescência induzida por feixe de iões são dominados por uma banda larga na região UV, que também é observada por cátodoluminescência, que é atribuída a impurezas de carbono. Foi observada a extinção desta banda com a fluência da irradiação, que sugere a criação de defeitos que agem como centros de recombinação não radiativa. Esta emissão tem origem principalmente na superfície dos flocos, e não foi restaurada pelos recozimentos. Não foram encontrados novos níveis capturadores de eletrões por termoluminescência após as irradiações, e verificou-se também uma redução da luminescência emitida. As medidas de espectroscopia Raman sugerem que ocorre conversão do h-BN para a fase cúbica do BN para maiores concentrações de defeitos implantados. Nas medidas de difração de raios-X de alta resolução observou-se a formação de tensões nalgumas amostras irradiadas, onde o parâmetro de rede c aumentou. Estas tensões foram significativamente reduzidas pelos recozimentos a 1200 °C., en=h-BN is an emerging wide bandgap semiconductor. Its excellent thermal conductivity, mechanical strength and resistance to oxidation allied to a layered structure similar to graphene make it a promising material for application in two dimensional nanoelectronics. Single photon emitters have also been discovered among defects in h-BN, which are crucial for quantum communication applications. This thesis aims at studying the effects of proton irradiation on h-BN membranes, with thicknesses of tens of micrometers. Several experimental techniques are used to assess the optical and structural properties of the flakes and to determine their resistance to the irradiations. The ion beam induced luminescence spectra were dominated by a broad UV band, also observed by cathodoluminescence, and attributed to carbon impurity defects. The quenching of the luminescence with the fluence was observed, suggesting that radiation defects act as non-radiative recombination centers. This luminescence was found to emerge mainly from the surface of the membranes, and could not be restored by thermal annealing. From the thermoluminescence measurements no new traps were found after irradiation, and a decrease in the luminescence was again observed. Raman spectroscopy measurements suggested the conversion of h-BN into the cubic phase of BN, for higher concentrations of displacements. High resolution X-ray diffraction measurements showed the appearance of strain in the irradiated samples, with an increase of the c-lattice parameter. The strain in the membranes could be greatly reduced by thermal annealing at 1200 °C.}
Keywords: {pt=h-BN, irradiação por protões, luminescência induzida por feixe de iões, cátodoluminescência, espectroscopia Raman, difração de raios-X, en=h-BN, proton irradiation, ion beam induced luminescence, cathodoluminescence, Raman spectroscopy, X-ray diffraction}

Discussão: dezembro 6, 2022, 16:0