Estudo do aproximado quasicristal Al5Co2 via difração de fotoelétrons excitados por raios x

Abstract

Resumo: O composto Al5Co2, é um material intermetálico e, devido à sua estrutura complexa, é considerado um aproximado dos quasicristais. Também, é um bom candidato para fins catalíticos. Um único cristal de Al5Co2 (001) foi obtido pelo método de Czochralski. A composição e a estrutura atômica foram determinadas por XPS (X-Ray Photoelectron Spectroscopy) e XPD (X-Ray Photoelectron Diffraction), respectivamente. A técnica LEED (Low Energy Electron Diffraction) foi aplicada afim de observar a cristalinidade da superfície da amostra. Neste estudo, foram utilizados fontes de raios X, convencional no Institut Jean Lamour na França e radiação Síncrotron de 350 eV, na linha PGM (Planar Grating Monochromator) do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron para a técnica de XPD. O experimento LEED, também trabalhado na linha PGM. Para a modelagem teórica da estrutura de superfície, utilizou-se o pacote MSCD (Multiple Scattering Calculation Diffraction) juntamente ao algoritmo genérico. De acordo com os dados XPS, obtivemos uma superfície limpa e formada pelas áreas dos níveis do núcleo Al 2p, Al 2s e Co 2p. Os padrões LEED sugerem dois modelos de reconstrução, (1 x 1) e (v3 x v3) R30°. No entanto, correlacionando os resultados LEED e XPD e ainda o MSCD, a superfície é reconstruída por (1 x 1) e contém dois domínios rodados em 60° entre si. Além disso,quatro modelos de terminações diferentes para essa reconstrução foram testados. Os parâmetros estruturais e não estruturais, como: parâmetro de rede, a temperatura de Debye e o potencial de superfície, foram otimizados e aplicados, com os valores de 7,625 Â, 575 K e 4,6 eV, respectivamente. Por fim, o fator de confiabilidade apontou a melhor terminação com um Ra de 0,228 pertencente à camada de superfície rica em Al.

Abstract: The AI5Co2 compound is an intermetallic material and, due to its complex structure, it is considered an approximation of quasicrystals. Also, it is a good candidate for catalytic purposes. A single crystal of Al5Co2 (001) was obtained by the Czochralski method. The composition and atomic structure were determined by XPS (X-Ray Photoelectron Spectroscopy) and XPD (X-Ray Photoelectron Diffraction), respectively. The LEED (Low Energy Electron Diffraction) technique was applied in order to observe the crystallinity of the sample surface. In this study, conventional X-ray sources at the Institut Jean Lamour in France and Synchrotron radiation of 350 eV were used, in the PGM (Planar Grating Monochromator) line of the National Synchrotron Light Laboratory for the XPD technique. The LEED experiment, also worked on the PGM line. For the theoretical modeling of the surface structure, the MSCD (Multiple Scattering Calculation Diffraction) package was used together with the generic algorithm. According to the XPS data, we obtained a clean surface formed by the areas of the Al 2p, Al 2s and Co 2p core levels. LEED standards suggest two reconstruction models, (1 x 1) and (v 3 x v 3 )R30°. However, correlating the LEED and XPD results and also the MSCD, the surface is reconstructed by (1 x 1) and contains two domains rotated at 60° to each other. In addition, four different termination models for this reconstruction were tested. Structural and non-structural parameters, such as: lattice parameter, Debye tem perature and surface potential, were optimized and applied, with values of 7.625 Ä, 575 K and 4.6 eV , respectively. Finally, the reliability factor indicated the best termination with a Ra of 0.228 belonging to the Al-rich surface layer.