Grupos de Investigación

Física de superficies • Física teórica de superficies

• Laboratorio de superficies e interfases (LASUI)

Investigación Básica / Aplicada

Física Experimental

Física Teórica

Física de Superfices

Física teórica de superficies

Líneas de investigación:

• Interacción de átomos con superficies en procesos estacionarios y dinámicos.

• Correlación electrónica en estados localizados: desarrollo de modelos a partir de formalismos basados en funciones de Green-Keldysh y método de ecuaciones de movimiento.

• Modelos para describir los mecanismos de intercambio de carga y emisión electrónica en colisiones de iones y superficies: procesos dependientes del tiempo.

• Modelos para la descripción del transporte a través de átomos adsorbidos en superficies: procesos estacionarios fuera del equilibrio.

Responsable: Dra. Edith Goldberg, Inv. Ppal. CONICET, Prof. Asociada UNL. E-mail: edith.goldberg@ifis.santafe-conicet.gov.ar

Física de Superfices

Física teórica de superficies

Estudio de transferencia de carga en colisiones de baja energía: (1) El proyectil interactúa con ciertos átomos de la superficie, lo cual se modela por un Hamiltoniano tipo Anderson. (2) Su estado de carga puede ser calculado en cada punto de su trayectoria de colisión. (3) Su estado final de carga además puede ser medido, lo cual permite comparar teoría/experimento.

-20 -10 0 10 20

0

20

40

60

80

100

-20 -10 0 10 20

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

Li(2s) energy level, no IS

Li(2s) energy level, with IS

Cu(100) DOS

En

erg

y [e

V]

Neutral fraction evolution of Li+ incoming ions

during the collision with a Cu(100) surface

200eV, no image state (IS)

200eV, with IS

3000eV, no IS

3000eV, with IS

Ne

utr

al fr

actio

n [%

]

Ion-surface distance [a.u]

Cu(100)

1 2 3 4 5 60.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

Experimental neutral fraction

Theoretical neutral fraction

Neutr

al F

ract

ion

Incoming energy (eV)

He - HOPG

1 2

3

Física de Superfices

Laboratorio de superficies e interfases (LASUI)

Líneas de investigación: • Crecimiento epitaxial de materiales aislantes. • Formación de nanoestructuras mediante haces iónicos. • Caracterización de superficies a partir de técnicas de microscopías

de contacto: STM en UHV y al aire, AFM y por sonda Kelvin. • Interacción de partículas con superficies/reacciones químicas en

superficies. • Utilización de haces iónicos para la generación de

nanoestructuras. • Utilización de espectroscopías electrónicas (AES, XPS, UPS, EELS)

para estudio de reacciones químicas en superficie y caracterización de nanoestructuras en superficies.

• Espectroscopías iónicas (LEIS). Investigación básica sobre procesos de interacción ion-superficie: emisión electrónica e intercambio de carga

Responsable: Dr. Ricardo Vidal, Inv. Indepte. CONICET, Prof. Adjunto. E-mail: ricardo.vidal@ifis.santafe-conicet.gov.ar

Física de Superfices

Laboratorio de superficies e interfases (LASUI)

Estudio de reacciones químicas en superficies Procesos de oxidación de metales: titanio, aluminio y magnesio expuestos a diferentes presiones parciales de oxígeno y/o temperatura.

Evolución de la composición superficial de un policristal de

alumnio: Espectros de AES a

presiones parciales de oxígeno entre 2×10-7 y 5×10-9 Torr.

Física de Superfices

Laboratorio de superficies e interfases (LASUI)

Reacciones químicas inducidas por bombardeo iónico: N2+ en Cu(001)

Evolución de la cantidad de nitrógeno en la superficie de Cu(001): para diferentes energías de bombardeo del ión N2

+ Applied Surface Science, 258, (2012) 2047-2051

Espectros de XPS: Cu(001) con N implantado, medidos con ánodos de (a) AlKα y (b) MgKα

Bandas de emisión de la superficie limpia de Cu(001) por UPS resuelta en ángulo: medidas en dos

direcciones de simetría (a) [100] y (b) [110]. Se observa el carácter conductor del cristal de cobre.

Física de Superfices

Laboratorio de superficies e interfases (LASUI)

Crecimiento homo- y hétero-epitaxial de películas aisladoras y formas alotrópicas del carbono: grafeno, C60, nanotubos, HOPG. Desarrollo de nanoestructuras auto-ensambladas por bombardeo iónico.

4.0Å

a

0 20 40 600.0

0.2

0.4

0.6

Dictancia (nm)

Alt

ura

(n

m)

0.2

0.4

0.6

0.2

0.4

0.6

Alt

ura

(n

m)

0 20 40 600.0

0.2

0.4

0.6

Distancia (nm)

40nm

4.0Å

b

Nanoestructuras auto-ensambladas por impacto iónico: Imágenes STM a), c) y d) islas de NCu. b) γ’-Fe4N sobre Cu(100). Physical Review B 69 (2004) 121404(R), Surface Science, 602 (2008) 3454.

a 40nm

20nmc d

b 40nm

Crecimiento de aisladores sobre metales: Imágenes STM/UHV (200 nm × 200 nm) de 0.5 y 0.4 MC de AlF3 sobre a) Cu(100) y b) Cu(111), respectivamente. Panel central: perfiles de alturas obtenidos a lo largo de las líneas de las imágenes a) y b). Insertos: imágenes STM/UHV (2 nm × 2 nm) con resolución atómica de las estructuras cuadrada y hexagonal de a) Cu(100) y b) Cu(111), respectivamente. Physical Review B 81 (2010) 075420, Journal of Physics D: Applied Physics (in review)

Física de Superfices

Laboratorio de superficies e interfases (LASUI)

Estudio de los mecanismos de transferencia de carga, con sonda de iones, en los procesos superficiales tales como la formación de nanoestructuras, segregación superficial, cambio de fases, otros.

0 5 10 15 20

0

50

100

150

200

5 10 15 20 25 30

0

200

400

600

800

1000

1200

0 5 10 15 20 25 30

0

20

40

60

80

100

120

140

2 3 4 5 6 7 8

-20

0

20

40

60

80

100

120

140

1.5 2.0 2.5 3.0 3.5

0

500

1000

1500

2000

Espectro Cu(111) limpio.

Ar+ - C

60/Cu(111)

E = 5keV

I=100nA

f=3kHz

Inte

nsid

ad d

e la s

eñal

recoil de Carbono

pico elástico

Ar-Curecoil Cu(111)

Inte

nsid

ad d

e la s

eñal

Tiempo de vuelo [s]

Espectro Inicial (t=0)

Espectro final (t=1h)

pico doble

scattering Ar-Cu

Ar+ - HOPG

E = 4keV

Tiempo de Vuelo [s]

Inte

nsid

ad d

e la s

eñal

Tiempo de vuelo (s)

Ausencia de

recoil de carbono

Inte

nsid

ad d

e la s

eñal

Tiempo de vuelo (s)

Espectro inicial (t=0)

Espectro final (t=1h)

H+ - C

60/Cu(111)

E = 1keV

Espectro Cu(111) limpio

I=100nA

f=3kHz

I=25nA

f=3kHz

Espectro Cu(111) limpio

Inte

nsid

ad d

e la s

eñal

H+ - C

60/Cu(111)

E = 5keV

Tiempo de vuelo (s)

Espectro inicial (t=0)

Espectro final (t=1h)

0 2 4 6 8 10 12 14 16

0

1000

2000

Inte

nsid

ad

de

la

se

ña

l

Tiempo de vuelo (s)

ausencia de

recoil de carbono

Espectros de LEIS-TOF adquiridos sobre Cu(111): sobre una capa gruesa de C60 sobre Cu(111) y luego de irradiar con iones Ar+

(figura superior), e iones H+ (figura inferior). Trabajo en etapa experimental.

Toma durante la evaporación de C60 sobre Cu(111).

Imágenes de difracción de electrones (LEED): (a) superficie de Cu(111) (b) 20 min de evaporación de C60 (c) 30 min evaporación de C60.

a

b

c

Física de Superfices

Laboratorio de superficies e interfases (LASUI)

Estudio de los mecanismos de generación de electrones secundarios en metales y grafito HOPG, y en sistemas de baja dimensionalidad, como el grafeno.

Espectros de emisión de electrones secundarios de una superficie de HOPG (grafito pirolítico altamente orientado): Producidos por bombardeo con iones He+ a energía de 5 keV. Aumenta el daño de la superficie con el aumento de la dosis.

Espectros de energías de enlace: Muestran la evolución de la densidad de estados vacíos y llenos en función del tiempo de bombardeo, medidos con UPS (fotoemisión con radiacion UV de He). Surface Science 622, (2014) 83-86.

Física de Superfices

Laboratorio de superficies e interfases (LASUI)

Estudios de los mecanismos de difusión y nucleación, aplicación en nanotecnología y en astrofísica.

-725 -720 -715 -710 -705

Binding Energy (eV)

Fe 2p

Reducción de Pirita (FeS2): La irradiación iónica con He+ a 4,5 keV de energía cinética (que simula a las características del viento solar) produce el cambio en el estado de oxidación de los átomos de hierro de Fe+2 a Fe0.

Espectros de XPS: Proceso de reducción del Fe+2. Densidad de corriente de 5.5 A/mm2 . Cada curva representa el doble de tiempo de exposición que la anterior (t. inicial: 30 s).