Estudiamos la síntesis de grafeno mediante depósito químico de vapor (CVD) con el objetivo de integrarlo en dispositivos electrónicos de próxima generación, particularmente sensores. En este marco, se trabaja en el diseño y fabricación de transistores de efecto de campo de grafeno (GFETs).

Investigadores: Laura N. Serkovic Loli

Nos centramos en la fabricación de germaneno y antimoneno sobre sustratos metálicos mediante técnicas avanzadas de evaporación en ultra-alto vacío. Estos materiales bidimensionales son prometedores para electrónica flexible. Además, exploramos sus heteroestructuras con grafeno, evaluando su potencial en dispositivos de alta eficiencia energética y nuevas tecnologías de materiales.

Investigadores: Gisela A. Bocán, Esteban D. Cantero, Oscar Grizzi, Esteban A. Sánchez, Laura N. Serkovic Loli.

La ingeniería de fases es de gran importancia en numerosos campos científicos y tecnológicos debido a su capacidad para modificar de manera fundamental las propiedades de los materiales. En el caso de materiales bidimensionales (2D) derivados de materiales laminares tridimensionales (3D), la variedad de fases accesibles suele estar limitada por las fases presentes en el material original. En cambio, los materiales 2D crecidos epitaxialmente ofrecen una mayor diversidad de fases, ya que es posible ajustar con alta precisión diversos parámetros que influyen en el crecimiento—como la temperatura, la velocidad de evaporación, la composición, entre otros—mediante una cuidadosa modificación de las condiciones experimentales. En particular, un control fino de la estequiometría no solo permite modificar de forma continua las propiedades electrónicas dentro de una misma fase estructural, sino que también posibilita inducir transiciones entre distintas fases estructurales.

En este contexto, nos interesan los materiales bidimensionales (2D) binarios compuestos por elementos de los grupos III, IV y V de la tabla periódica, sobre superficies metálicas y semiconductoras. El proyecto apunta obtener nuevas estructuras superficiales con propiedades electrónicas relevantes para aplicaciones en electrónica y espintrónica tales como alto efecto Rashba y efecto Hall de spin, entre otras.

Actualmente, estamos enfocados en los sistemas BiₓSn(1-x) y SbₓSn(1-x) crecidos sobre Ag(111), combinando técnicas experimentales propias de la física de superficies, tales como Difracción de Electrones Lentos (LEED), microscopio de efecto túnel (STM), y fotoemisión (XPS y ARPES), con cálculos teóricos realizados en el marco de la teoría de funcional densidad.

Publicaciones:
Single-Layer of Bi1–xSbx Grown on Ag(111) Single-Layer of Bi1–xSbx Grown on Ag(111), The Journal of Physical Chemistry C 128 (47), 20423-20430. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.4c05672

Investigadores: Javier Fuhr, Esteban Gayone, Hugo Ascolani

Nos dedicamos a explorar materiales topológicos con propiedades electrónicas únicas, como los aislantes topológicos y sistemas bidimensionales con estructuras tipo panal de abejas. Investigamos fenómenos como el efecto Hall de spin y el efecto Hall de carga.

Personas: Javier Fuhr, Pablo Roura-Bas

El estudio de la estructura electrónica de superficies sólidas de variados sistemas metálicos, semimetálicos y/o semiconductores se abordó mediante las técnicas de XPS, UPS y ARPES. En particular, se estudiaron películas delgadas de nitruros de metales con propiedades superconductoras, aleaciones monocristalinas con propiedades magnetoresistivas y aleaciones nanocristalinas con propiedades catalíticas.

• Nitruros de metales tales como el Mo, W y Nb. Estos sistemas fueron abordados en el marco de proyectos científicos con el Dr. Néstor Haberkorn del Laboratorio de Bajas Temperaturas del CAB. Estos proyectos conjuntos se iniciaron en el año 2015. Abordamos el estudio de las fases γ-Mo₂N, δ-MoN y de MoNₓ crecido con impurezas. Estas fases han sido sintetizadas como películas delgadas sobre sustratos de silicio por el método de pulverización catódica. Sobre estos sistemas se evaluó el impacto de la síntesis a diferentes temperaturas de recocido y en atmósferas con distintas concentraciones de N₂, O₂ y Gd. Estas últimas en pequeñas cantidades incorporan impurezas de oxígeno que inducen al desorden o impurezas magnéticas de Gd que además inhiben las propiedades superconductoras. La mejor temperatura crítica se encontró en la fase MoNₓ y la misma se correlacionó con el desorden promovido por la presencia de impurezas de oxígeno. En el sistema WNₓ se correlacionó la presencia de fases desordenadas sintetizadas con distintas proporciones de N₂ durante la síntesis con las propiedades superconductoras, y se conjeturó el origen de las mismas en la coexistencia de determinadas fases y no en una sola fase. Actualmente estamos indagando en las propiedades superconductoras de películas de NbNₓ cuando se recubre con películas magnéticas de NiFe.
• Aleación monocristalina β-PtBi₂. Esta aleación presenta propiedades magnetoresistivas de posible origen topológico, y este estudio se realizó en el marco de un proyecto científico con el Dr. Víctor Correa del Laboratorio de Bajas Temperaturas del CAB y con el Prof. Enrique García Michel de la Universidad Autónoma de Madrid en la línea VUV del Sincrotrón ELETTRA de Trieste. La estructura electrónica de las superficies (001) y (111)-PtBi₂ fue estudiada a través de mediciones de la banda de valencia y de los niveles internos Pt 4f, Bi 4f y Bi 5d. Se logró describir, conjuntamente con cálculos basado en DFT relativistas, el carácter covalente de la hibridización entre los orbitales Pt 5d y Bi 6p.
• Aleaciones nanocristalinas basadas en Pt. Estas aleaciones incluyen combinaciones de Pt con Ru, Fe, Ni, Co, Cu, etc. y fueron estudiadas en el marco de proyectos conjuntos con investigadores del Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas (INIFTA - UNLP) y de la Facultad Regional La Plata de la UTN. Las aleaciones ternarias de PtRuCu mostraron un muy buen rendimiento en la reacción de oxidación de metanol que ocurre en el ánodo (MOR) y las aleaciones de PtRuFe y PtRuCo en ser tolerantes a la presencia de alcoholes al usarse como cátodo.

Investigadores: Silvina Bengió

Utilizamos simulaciones numéricas y modelos de Hamiltonianos para analizar las propiedades electrónicas y magnéticas de materiales con efectos de superficie y borde. Enfocados en materiales con propiedades magnéticas, estudiamos fenómenos de transporte electrónico bajo campos magnéticos y exploramos conceptos de Berryología en materiales de baja dimensionalidad, como los de la spintrónica.

Investigadores: Christian Helman

Nuestro trabajo se enfoca en entender los mecanismos de reacción de moléculas en solución acuosa y en presencia de superficies, combinando enfoques teóricos y experimentales. Usamos modelado para interpretar datos de espectroscopía ATR-FTIR, monitoreando especies intermedias y analizando el camino de reacción. Actualmente, investigamos la reacción de H2O2 en solución acuosa y su interacción con catalizadores moleculares y superficies.

También estudiamos el arreglo de moléculas sobre superficies utilizando técnicas como LEED, STM y GIFAD. Con la colaboración de investigadores de Orsay, Francia, exploramos la configuración de CH3NH3I (MAI) sobre Ag(100), un precursor clave para la síntesis de perovskitas híbridas como CH3NH3PbI3 (MAPI).

Investigadores: Gisela A. Bocán

La espectrometría de masas de iones secundarios por tiempo de vuelo (TOF-SIMS, por sus siglas en inglés) es una técnica de análisis de superficies muy sensible, muy utilizada tanto en aplicaciones industriales como en investigación.

En esta técnica, un haz de iones primarios con energía del orden de los keV impacta sobre la superficie de la muestra, generando la desorción de átomos individuales y clústers, de los cuales una pequeña proporción se encuentra cargada positiva o negativamente, denominados iones secundarios. Un campo electrostático acelera estos iones generados a una energía común y, posteriormente,viajan entonces por un tubo hasta el detector. Los iones más ligeros tienen mayor velocidad y llegan al detector antes que los más pesados. De esta manera, al medir el tiempo de vuelo de cada ion es posible determinar su masa, con lo que se obtiene un espectro de masa.

Cabe destacar que el haz primario realiza un barrido sobre la muestra, con lo que es posible obtener espectros de masa en cada punto de la misma. Esto permite elaborar imágenes de distribución lateral de los iones de interés.

Esta técnica permite también obtener perfiles de profundidad. Para ello, se utiliza una fuente adicional de iones que remueve las capas superficiales (sputtering) y luego se obtienen espectros de masa de la nueva capa expuesta (análisis).

También se utiliza la técnica TOF-SIMS para el análisis de materiales en diversas aplicaciones para otros grupos de CNEA como Fotónica y Dispositivos Cuánticos, Remediación Ambiental, Bajas Temperaturas, Análisis por Activación Neutrónica, LASIE, entre otros.

Investigadores: Andrea M. Lucero Manzano, Oscar Grizzi.

Investigamos el desarrollo de interfaces fluoruro/óxido para generar gases bidimensionales de electrones con aplicaciones potenciales en electrónica de alta velocidad. Estas interfaces podrían fabricarse mediante litografía electrónica, permitiendo un control preciso sobre su topografía y conductividad para aplicaciones en nanoelectrónica.

Investigadores: Esteban D. Cantero, Oscar Grizzi, Andrea M. Lucero Manzano, Esteban A. Sánchez.

En colaboración con el proyecto LASIE, estudiamos los modelos de transferencia de energía en gases moleculares en expansión.

Investigadores: Javier D. Fuhr

Estudiamos los cambios producidos en la superficie y el volumen por implantación iónica en distintos materiales, tales como aleaciones de aluminio, semiconductores, y muestras laminares. La implantación se realiza en el acelerador “Kevatrito” que nos permite obtener haces de iones, típicamente de gases nobles, con energías en el rango de los keVs (2-100 keV), y densidades de corrientes en el rango de los 0,1 - 4 uA/cm2). Los rangos típicos de fluencia van desde 1014 a 1016 iones/cm2. Para analizar el daño producido en superficie usamos típicamente microscopía de fuerza atómica (AFM) y de barrido electrónico (SEM), espectroscopía de fotoelectrones (XPS) y retrodispersión de Rutherford (RBS); y para analizar el volumen, microscopía electrónica de transmisión (TEM e EELS).

Publicaciones:

Defects induced by helium ion irradiation in aluminum alloys, Procedia Materials Science 8 ( 2015 ) 486 – 493. https://doi.org/10.1016/j.mspro.2015.04.100

The influence of microstructure on blistering and bubble formation by

He ion irradiation in Al alloys, Journal of Nuclear Materials 467 (2015) 357-367. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2015.09.051

Topographical characterization of Ar-bombarded Si(111) surfaces by atomic force microscopy, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 193 (2002) 305–311. https://doi.org/10.1016/S0168-583X(02)00796-6

Daño por radiación producido por Ar+ (20 keV) en una superficie de Si(111), AFA (2025).

Investigadores: Esteban D. Cantero y Esteban A. Sánchez.