Filmes de MnAs sobre GaAs e nanoestruturas de MnAs implantadas em GaAs

Orientador: Maria José Santos Pompeu BrasilDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb WataghinResumo: Estudamos a transição de fase estrutural e magnética do MnAs em filmes epitaxiais crescidos por MBE sobre GaAs (001) e em amostras de GaAs (001) que sofreram implantação iônica de Mn e foram submetidas a um tratamento térmico. A transição estrutural nos dois tipos da amostra foi estudada com difração de raios-x em função da temperatura. Os resultados mostraram uma queda na concentração média de a MnAs de forma contínua e suave, com histerese térmica e coexistência de fases em intervalos de temperaturas de até 40o C, diferentemente da transição de primeira ordem no sistema bulk que é abrupta. Investigamos ainda a transição magnética e seu acoplamento com a transição estrutural nos filmes utilizando medidas de magnetometria SQUID e efeito Kerr magneto-óptico. Nas amostras com implantação iônica utilizamos a espectroscopia de massa de íons secundários (SIMS) e a microscopia de força atômica (AFM) para estudar a difusão do Mn para a superfície e a formação de nanoestruturas superficiais. Realizamos também medidas de difração de raios-x com incidência rasante (GID) para determinar a orientação da estrutura cristalina das nanoestruturas de MnAs com relação ao substrato. A morfologia e composição destas nanoestruturas foram estudadas por microscopia eletrônica de transmissão (TEM) e análise de dispersão de raios-x (EDX)Abstract: We have studied the structural and magnetic phase transition of MnAs in films epitaxially grown by MBE on GaAs (001) and GaAs (001) implanted samples with Mn and subsequent annealing. In the two kinds of samples the structural transition was studied by x-ray diffraction as a function of temperature. The results presented a continuous and smooth decrease in the average concentration of a MnAs, characterizing a transition with thermal hysteresis and coexistence of the a and b phases in a temperature range up to 40o C. This behavior differs from that one of the bulk MnAs that presents an abrupt and discontinuous transition. We investigated the magnetic transition on the films and its coupling with the structural one, by experiments in a SQUID magnetometer and magneto-optical Kerr effect. In the implanted samples we performed the Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS) and the Atomic Force Microscopy (AFM) to study the diffusion of Mn to the surface and the formation of superficial nanostructures. We also performed Grazing Incidence x-ray Diffraction (GID) to determinate the crystal orientation MnAs nanostructures with respect to the substrate. The morphological and compositional analysis of these nanostructures were estudied by high resolution Transmission Electron Microscopy (TEM) and Energy Dispersive x-ray Analysis (EDX)MestradoFísicaMestre em Físic