Investigação Do Efeito Do Dopagem Com Sb Nas Propriedades De Sno2 Obtidos Via Sol-Gel – Viviany Geraldo

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Resumo:

Dióxido de estanho (Sn02) é um óxido com características semicondutoras; cujo comportamento de transporte elétrico tem interesse crescente de aplicação tecnológica; principalmente na utilização como filmes condutores transparentes. Neste trabalho; são produzidos xerogéis (pós) e filmes finos de Sn02 dopados com antimônio (Sb) pelo processo sol-gel; usando a técnica de molhamento (“dip-coating”) na deposição dos filmes; com o intuito de se investigar os fenômenos envolvidos na condutividade elétrica do material. Os filmes finos são compostos por uma grande quantidade de pequenos grãos (3-6nm); tomando o espalhamento eletrônico na região do contorno de grão um fator determinante para a condução. Experimentos de fotocondutividade são feitos com luz monocromáticas advinda de uma fonte de deutério acoplada a um monocromador apropriado à baixas temperaturas; em filmes finos de Sn02; e mostram um aumento na fotocorrente que se inicia na transição de banda (“bandgap” == 3;6eV) e continua aumentando mesmo para energias superiores ao bandgap. Este resultado está relacionado com a recombinação de pares elétron-buraco fotogerados com espécies de oxigênio adsorvidas no contorno de grão. Esta relação de recombinação também é observada em medidas de decaimento da condutividade fotoexcitada com o quarto harmônico de um laser de Nd:YAG (266nm); pelas quais se verifica o fenômeno de fotocondutividade persistente nos filmes. Resultados de resistência elétrica em função da temperatura (2S-300K) indicam o caráter doador do dopante. Análises por Espectroscopia de Absorção de Raios X (XAS) ; feitas com radia?ão sincrotron; mostram que o antimônio em seu estado de oxidação Sb+ ; entra na rede de Sn02 em sítios na superfície do cristalito; em substituição à átomos de estanho (Sn+4); levando a um aumento na concentração de elétrons livres. Medidas de Espectroscopia de Fotoemissão de Raios X (XPS) confirmam este comportamento substitucional de Sb e sugerem sua localização na superfície dos grãos. Em adição a isso; análises de Difração de Raios X (XRD) mostram as dimensões nanométricas dos grãos e indicam que o dopante inibe o crescimento desses grãos. Caracterizações óticas mostram uma diminuição da transmitância dos filmes na região do infravermelho próximo (O;8-4;SJ.Lm);proporcionalmente à adição de Sb. Este fato pode ser explicado pela teoria de Drude e tem relação com a alta concentração de portadores (cerca de 1Q20cm-3)e alta reflexão ótica nesta região; promovida pela dopagem. As várias caracterizações feitas; indicam que filmes finos de Sn02:Sb depositados por este processo; apresentam baixa mobilidade eletrônica influenciando a condutividade elétrica do material.

Detalhes:

  • Categoria: Teses e dissertações
  • Instituição: USP/SC/CIÊNCIAS E ENGENHARIA DE MATERIAIS
  • Área de Conhecimento: ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALÚRGICA
  • Nível: Doutorado
  • Ano da Tese: 2005
  • Tamanho: 14.13 MB
  • Fonte: Portal Domínio Público

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