Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/36871
Full metadata record
DC FieldValueLanguage
dc.contributor.advisor1Klaus Wilhelm Heinrich Krambrockpt_BR
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3513735339604253pt_BR
dc.contributor.referee1Leandro Malard Moreirapt_BR
dc.contributor.referee2Ricardo Wagner Nunespt_BR
dc.contributor.referee3Pedro Luiz Guzzopt_BR
dc.contributor.referee4Claudio José Magonpt_BR
dc.creatorJosé Roberto de Toledopt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/8271594642162414pt_BR
dc.date.accessioned2021-07-22T18:10:48Z-
dc.date.available2021-07-22T18:10:48Z-
dc.date.issued2021-05-03-
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/1843/36871-
dc.description.abstractIn the last years, the study of bidimensional semiconductors (2D) has attracted great interest aiming scientific and technological applications, because they are promising materials for the production of ultrafine and optoelectronic devices. As in 3D semiconductors, point defects even at low concentration, often control optical, electrical and catalytic properties of these materials. The electron paramagnetic resonance (EPR) and correlated advanced techniques represent a powerful tool to characterization and identification of intrinsic and extrinsic point defects. In this work, EPR is employed as the principal experimental technique in the study of point defects in monocrystalline and policrystalline hexagonal boron nitride (h-BN) samples induced by fast neutron irradiation. The experimental techniques of optical absorption spectroscopy, luminescence and Raman, in addition to X-ray diffraction and scanning electron microscopy, were used for the initial characterization of the samples. The immense interest in h-BN both exfoliated to the limit of a monolayer and in bulk, are related with the recent discover of single photon emission from intrinsic point defects in its crystalline structure at room temperature, evidencing it as a promising material for applications in quantum computation and correlated areas. In this work the characterization and identification of different radiation-induced defects is presented including the negatively charged boron vacancies (VB), nitrogen antisite next to nitrogen vacancies (VNNB), carbon impurities on nitrogen sites next to boron vacancies (CNVB), besides the characterization of a forth yet unknown defect. From the EPR measurements it was determined that the VB defect has high electronic spin S = 1, with g-factor approximately equal to 2 and fine constant interaction D = 3,5 GHz at room temperature with a correlated photoluminescence band in the near infrared. The other defects also shown g-factors in the close vicinity of g = 2, however presenting electronic spin S = 1/2 and axial hyperfine interactions of magnitude of the order of 10 to 100 MHz. All studied defects present good thermal stability, with its paramagnetic states persisting to thermal treatments up to 500 °C and for specific cases up to 850 °C. After thermal treatment, the samples were also exposed to gamma irradiation from a source of 60Co to verify whether the defects were annihilated. Simulations of the observed EPR spectra and analysis of theoretical models available in the literature were used to identify the defects produced by neutron irradiation.pt_BR
dc.description.resumoNos últimos anos, o estudo de materiais semicondutores bidimensionais (2D) ganhou forte interesse na ciência básica e em aplicações tecnológicas pois são promissores para produção de dispositivos ultrafinos e optoeletrônicos. Assim como em semicondutores 3D, defeitos pontuais mesmo em baixas concentrações frequentemente controlam as propriedades óticas, elétricas e catalíticas destes materiais. A ressonância paramagnética eletrônica (EPR) e técnicas avançadas correlatas representam uma ferramenta poderosa na identificação e quantificação de defeitos pontuais sendo eles de natureza extrínseca ou intrínseca. Neste trabalho a EPR é utilizada como técnica experimental principal no estudo de defeitos pontuais em amostras mono e policristalinas de nitreto de boro hexagonal (h-BN) induzidos através de irradiação de partículas de alta energia, no caso, nêutrons rápidos. As técnicas experimentais de espectroscopia de absorção ótica, luminescência e Raman, além de difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura, foram empregadas para a caracterização inicial das amostras. O imenso interesse em h-BN tanto esfoliado ao limite de uma monocamada, quanto em bulk, está relacionado com a recente descoberta de que defeitos pontuais intrínsecos em sua rede cristalina podem atuar como emissores de fótons únicos em temperatura ambiente, evidenciando-o como um material promissor para aplicações em computação quântica e áreas correlatas. Discute-se neste trabalho a caracterização e identificação de vacâncias de boro negativamente carregadas (VB), antisítios de nitrogênio complexados com uma vacância de nitrogênio (VNNB), impurezas de carbono em sítios de nitrogênio complexadas com vacâncias de boro (CNVB), além da caracterização de um quarto defeito ainda desconhecido. Pelas medidas de EPR determinou-se que o defeito VB apresenta spin eletrônico S = 1, com fator-g aproximadamente igual a 2 e constante de interação fina D = 3,5 GHz em temperatura ambiente e observou-se que este defeito apresenta uma banda de luminescência na região infravermelho próximo. Os demais defeitos apresentam fator-g também nas proximidades de g = 2, spin eletrônico S = 1/2 e interações hiperfinas axiais da ordem de 10 MHz a 100 MHz. Todos os defeitos estudados possuem boa estabilidade térmica, com seus estados paramagnéticos persistindo à tratamentos de 500 °C a até 850 °C em casos específicos. Após tratamento térmico, as amostras também foram submetidas à irradiação gama proveniente de uma fonte de 60Co para verificar se os defeitos foram aniquilados. Simulações dos espectros de EPR observados e análise de modelos teóricos disponíveis na literatura foram empregadas para a identificação dos defeitos produzidos pela irradiação com nêutrons.pt_BR
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológicopt_BR
dc.description.sponsorshipFAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Geraispt_BR
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorpt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Geraispt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentICX - DEPARTAMENTO DE FÍSICApt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Físicapt_BR
dc.publisher.initialsUFMGpt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectDefeitos pontuaispt_BR
dc.subjectSemicondutorespt_BR
dc.subjectNitreto de boropt_BR
dc.subjectRessonância paramagnética eletrônicapt_BR
dc.subject.otherDefeitos pontuaispt_BR
dc.subject.otherSemicondutorespt_BR
dc.subject.otherNitreto de boropt_BR
dc.subject.otherRessonância paramagnética eletrônicapt_BR
dc.titleIdentificação e caracterização de defeitos pontuais em nitreto de boro hexagonal induzidos por irradiação de nêutrons rápidospt_BR
dc.title.alternativeIdentification and characterization of point defects in hexagonal boron nitride induced by fast neutron irradiationpt_BR
dc.typeTesept_BR
dc.identifier.orcidhttps://orcid.org/0000-0001-9785-0279pt_BR
Appears in Collections:Teses de Doutorado



Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.