Nanomembranas tensionadas

Abstract

Nanomembranas livres são definidas como filmes ultrafinos constituídos por metais, óxidos ou semicondutores, com espessuras nanométricas e vastas áreas superficiais. São obtidas em geral por um processo de subcorrosão seletiva de uma camada de sacrifício, cujo papel é liberá-las gradualmente, permitindo que o relaxamento da energia elástica nelas armazenada aconteça de maneira controlada, garantindo a integridade final das estruturas. Neste trabalho, nanomembranas livres de Si suportadas por um substrato de SOI foram utilizadas como substratos complacentes para o crescimento de ilhas de InAs em uma câmara de MBE. Além disso, nanomembranas metálicas tensionadas (Ag/Ti/Cr/Ag) foram utilizadas na obtenção de microtubos metálicos enrolados. Análises detalhadas da morfologia das amostras, das estruturas das ilhas e dos microtubos, do strain em ambos os sistemas e de suas possíveis aplicações foram realizadas. A microscopia eletrônica de varredura mostrou que as estruturas permaneceram íntegras após as deformações. A microscopia de força atômica revelou uma baixa densidade de ilhas no topo das nanomembranas de Si. Ademais, possibilitou o aperfeiçoamento de parâmetros superficiais das nanomembranas metálicas e o enrolamento de microtubos com diâmetros pré definidos, garantindo convergência com o modelo analítico. Técnicas de difração de raios X e modelagem por elementos finitos foram utilizadas para elucidar os estados de strain observados em ambas as estruturas.As simulações das curvaturas do substrato complacente de Si e do microtubo metálico sugeriram, respectivamente, um gradiente de strain dependente da posição lateral de cada ilha na nanomembrana e coeficientes de strain constantes nas nanomembranas de Ti e Cr. Finalmente, cálculos envolvendo elasticidade contínua sugeriram que para uma nanomembrana de Si com espessura adequada, o InAs pode transferir strain suficiente para possibilitar o crescimento epitaxial coerente. Ainda, medidas de espectroscopia Raman em moléculas auto organizadas de 1-octadecanethiol, adsorvidas em Ag e aprisionadas entre as paredes dos microtubos metálicos, sugeriram que tal sistema pode ser utilizado como um dispositivo SERS para self-assembled monolayers.