La epitaxia de haces moleculares consiste en usar un haz atómico de un elemento dado generado desde un dosificador (en nuestro caso, el dosificador es una barra metálica calentada por bombardeo con electrones y con una camisa de agua para evitar el calentamiento de las áreas alrededor del dosificador). Se puede usar tal método para hacer crecer óxidos si se suministra oxígeno como gas de fondo durante el proceso. Se puede usar O2, O3 o NO2 con tal propósito. En nuestro caso, estamos usando O2 o NO2.

Hemos estudiado las etapas iniciales de crecimiento de óxidos de hierro sobre Ru (0001) por MBE asistida por oxígeno. Los óxidos de hierro sobre metales son interesantes para aplicaciones en catálisis, y han sido bastante estudiados, de modo que son un sistema modelo. Sobre Ru, crece inicialmente FeO, mientras que en posteriores etapas se obtiene Fe3O4.

Hemos estudiado las etapas iniciales del crecimiento de FeO. Como es habitual en ciencia, con sorprendentes resultados. Dependiendo de la presión de oxígeno, obtenemos monocapas con islas de FeO, o bicapas. Hemos propuesto que si la densidad de oxígeno preadsorbido sobre la superficie de Ru es demasiado alta, impedirá el crecimiento de FeO, de modo que preferirá crecer en bicapas. Este trabajo se describe en arxiv 1301.2519.

En la etapa posterior en la que crece Fe3O4, hemos usado microscopía de electrones de baja energía (LEEM) y técnicas nanoespectroscópicas basadas en radiación de sincrotrón para estudiar el crecimiento de islas triangulares de magnetita. Los resultados indicaron que las islas (de alrededor de 1 nm de grosor) crecen en una bicapa atómica continua ("wetting layer"). Estas islas muestran contraste magnético por PEEM y muestran señal dicróica cuando se estudian por XMCD, indicando que están ferrimagnéticamente ordenadas a temperatura ambiente. El resultado es importante porque demuestra por primera vez que es factible preparar películas de magnetita de grosor de nanómetros magnéticamente ordenadas, sin evidencia de fenómenos superparamagnéticos asociados a su reducido grosor. El orden ferrimagnético observado es robusto porque permanece hasta 350ºC. Estos resultados se atribuyen a la perfección estructural de las películas formadas. Cuando estas películas bicomponente (islas de magnetita que han crecido sobre una "wetting layer" de FeO) se exponen a una presión de 2·10-8 torr de NO2 a 150°C, las islas y la "wetting layer" experimentan una evolución diferente. Mientras que las islas de magnetita se oxidan a maghemita (γ-Fe2O3), la "wetting layer" de FeO se oxida a hematita (α-Fe2O3). Este resultado se explica teniendo en cuenta las diferentes estructuras cristalinas de los óxidos iniciales que favorecen la formación de diferentes óxidos de Fe3+.

 

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