Riassunto analitico
Lo studio si focalizza sull’utilizzo dell’epitassia di fasci molecolari (MBE) per la deposizione di film sottili di SrF2 su grafite pirolitica altamente orientata (HOPG), mantenendo il substrato a diverse temperature (temperatura ambiente, 200 °C, 400 °C). Le differenze relative alla crescita del fluoruro a queste temperature sono state investigate. La struttura e la morfologia dei film depositati sono state analizzate usando diffrazione elettronica ad alta energia (RHEED) e microscopia a forza atomica (AFM), mentre le loro proprietà elettroniche sono state valutate attraverso spettroscopie, in particolare spettroscopia fotoelettronica a raggi X (XPS), spettroscopia fotoelettronica ultravioletta (UPS) e spettroscopia di perdita di energia (EELS). I dati spettroscopici indicano che l’interazione tra i film di stronzio fluoruro e la grafite è governata da interazioni di van der Waals estremamente deboli. Fin dai primi stadi della crescita, le nanostrutture di SrF2 mostrano caratteristiche di bulk, generando una copertura non uniforme, persino ad elevati spessori nominali. È stato inoltre osservato che la temperatura gioca un ruolo cruciale nella modalità di crescita di SrF2 su HOPG: a temperatura ambiente, le isole dendritiche di fluoruro tendono a coalescere; invece, mantenendo il substrato ad alta temperatura durante la crescita (400 °C), si ottiene la formazione di file monodimensionali di fluoruro, localizzate ai bordi dei gradini della grafite. Queste strutture monodimensionali potrebbero avere importanti applicazioni nella nanofotonica e nella realizzazione di circuiti fotonici integrati.
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Abstract
The present study focuses on the use of molecular beam epitaxy (MBE) to grow SrF2 layers on highly oriented pyrolytic graphite (HOPG), at various substrate temperatures (RT, 200 °C, 400 °C). The differences in film growth at these temperatures were investigated. The structure and morphology of the deposited films were analyzed using reflection high energy diffraction (RHEED) and atomic force microscopy (AFM), while their electronic properties were evaluated through electronic spectroscopies, in particular x-ray photoelectron spectroscopy (XPS), ultraviolet photoelectron spectroscopy (UPS) and electron energy loss spectroscopy (EELS). Spectroscopy data indicate that the interaction between the fluoride films and HOPG is governed by extremely weak van der Waals interactions. From the initial growth stage, SrF2 nanostructures exhibit a distinctive bulk-like character, with a non-uniform coverage, even at increased nominal thickness. It was observed that temperature plays a crucial role in the growth mode of SrF2 on HOPG: at room temperature, dendritic fluoride islands tend to coalesce; instead, maintaining the substrate at high temperature (400 °C) leads to the formation of 1D rows, located at the step edges of HOPG. These one-dimensional fluoride structures may have important applications in nanophotonic and photonic integrated circuits.
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