Corrugación anómala del potencial de He-KCl(001) observada por difracción de átomos rápidos en incidencia rasante

G. A. BOCÁN; M.S. GRAVIELLE; E. A. SANCHEZ; H. KHEMLICHE

Córdoba

Encuentro; 105 Reunión de la Asociación Física Argentina; 2020

La difracción de átomos rápidos en incidencia rasante (GIFAD) es una novedosa técnica, no destructiva y de muy alta sensibilidad, para la caracterización de superficies monocristalinas. GIFAD sensa la densidad electrónica de la última capa atómica (proporcional al potencial de interacción si se utilizan gases nobles como proyectiles), tiene la ventaja de no cargar la superficie y su geometría rasante previene la penetración de los átomos incidentes. Ésto la torna, por ejemplo, particularmente apropiada para el monitoreo in-situ del crecimiento cuasi-epitaxial [1].En esta presentación mostramos un estudio de la corrugación del potencial de interacción para el sistema He-KCl(001) realizado por medio de esta técnica, utilizando proyectiles de 4He que inciden con dirección <110> con muy baja energía asociada al movimiento perpendicular (E┴ < 200 meV). Basándonos en datos experimentales, en información proporcionada por diferentes superficies de energía potencial (PESs) y en simulaciones de la dinámica obtenidas con la aproximación SIVR [2], encontramos un sorprendente crecimiento (≥ 85%) de la corrugación para energías E┴ < 60 meV, que corresponden a distancias proyectil-superficie Z ≥ 2.5 Å [3].Realizando un detallado análisis teórico-experimental encontramos un excelente acuerdo entre las corrugaciones obtenidas de las simulaciones de GIFAD y aquellas extraídas de los patrones experimentales, sin necesidad de incluir interacciones de van der Waals en el potencial. Además, la corrugación intrínseca de los potenciales de interacción teóricos, obtenidos a partir de cálculos con teoría de la funcional densidad, reproduce satisfactoriamente el comportamiento de la corrugación experimental, validando así la técnica de GIFAD para esta clase de estudio. Las diferencias remanentes entre la corrugación intrínseca y el experimento se deben a efectos dinámicos, es decir a la continuidad de la interacción He-superficie durante el proceso de colisión.El crecimiento de la corrugación intrínseca es consecuencia de las diferentes evoluciones de las interacciones He-K+ y He-Cl-, particularmente la persistencia de la interacción He-K+ en el rango de distancias relevantes. Estos dos factores explican también el fuerte crecimiento registrado en el ángulo de deflexión máxima del haz dispersado, i.e., el ángulo de rainbow, al decrecer E┴< 60 meV. Notoriamente, en este último caso los efectos dinámicos son mucho más intensos que en la curva de corrugación.Finalmente, mencionemos que el inesperado comportamiento aquí reportado puede ser de gran interés tecnológico. Capas delgadas haluro-alcalinas, típicamente NaCl(001) y LiF(001), suelen utilizarse para mejorar la inyección de carga en dispositivos electrónicos orgánicos. La elevada corrugación observada a distancias típicas de fisisorción sugiere que el KCl(001) podría ser una opción más eficiente para guiar la orientación relativa de sustratos y capas adsorbidas (overlayers) en dispositivos electrónicos orgánicos, aumentando su cristalinidad, y mejorando su desempeño.[1] A. Momeni et al., J. Phys. Chem. Lett. 9, 908 (2018)[2] M. S. Gravielle et al., Phys. Rev. A 90, 052718 (2014); ibídem, Phys. Rev. A 92, 062709 (2015) [3] G. A. Bocan et al., Phys. Rev. Lett, enviado (2020)