Spray pirólise de filmes de óxido de zinco dopado com alumínio e estanho

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Reis, Sabrina Lara dos
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSCAR
Texto Completo: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/12193
Resumo: We present a study on the structural, optical and electrical properties of ZnO doped with Al (ZnO: Al) and with Sn (ZnO: Sn) grown on glass substrates using the Spray Pyrolysis technique. The sample were grown in the temperature range of 220-300 ° C employing as precursors Zinc acetate and Aluminum and Tin chlorides. The nominal concentrations of dopants vary from 0.01 to 1.00% for samples containing Al and from 0.05 to 2.00% for samples containing Sn. The characterization in this study used techniques as X-ray Diffraction (XRD), Optical Transmittance and Absorbance, Photoluminescence (PL), I-V Curve and Electrical Capacitance. The XRD analysis indicates that our films are polycrystalline with a wurtzite structure and preferential direction along the plane (002) with no presence of secondary phases. The doping does not interfere in the optical transparency of our films in the region of the visible spectrum, with transmittance higher than 80%. Our samples´ set present the Burstein-Moss effect. We estimate an electron concentration around 1019 cm-3 for the sample doped with 0.5% of Al, which also presented a rectifier behavior when composing a Schottky contact with gold, presenting the value of 6.3 V for knee tension and estimate of density of ionized and compensated impurities of the order of 1017 cm-3. The PL data show ultraviolet emission bands corresponding to NBE and also in the visible region corresponding to defect levels. Increasing the concentration of Al and Sn, the bandgap value estimated according to the Varshni adjustment increases, approaching the theoretical value for the ZnO (3.37 eV). At 300 K, the absorbed photons have higher energies than the photons emitted in the PL for the two sets of samples, indicating a possible doping mechanism as the dopant concentration increases.
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The characterization in this study used techniques as X-ray Diffraction (XRD), Optical Transmittance and Absorbance, Photoluminescence (PL), I-V Curve and Electrical Capacitance. The XRD analysis indicates that our films are polycrystalline with a wurtzite structure and preferential direction along the plane (002) with no presence of secondary phases. The doping does not interfere in the optical transparency of our films in the region of the visible spectrum, with transmittance higher than 80%. Our samples´ set present the Burstein-Moss effect. We estimate an electron concentration around 1019 cm-3 for the sample doped with 0.5% of Al, which also presented a rectifier behavior when composing a Schottky contact with gold, presenting the value of 6.3 V for knee tension and estimate of density of ionized and compensated impurities of the order of 1017 cm-3. The PL data show ultraviolet emission bands corresponding to NBE and also in the visible region corresponding to defect levels. Increasing the concentration of Al and Sn, the bandgap value estimated according to the Varshni adjustment increases, approaching the theoretical value for the ZnO (3.37 eV). At 300 K, the absorbed photons have higher energies than the photons emitted in the PL for the two sets of samples, indicating a possible doping mechanism as the dopant concentration increases.Apresentamos um estudo sobre as propriedades estruturais, ópticas e elétricas de filmes de ZnO dopado com Al (ZnO: Al) e dopado com Sn (ZnO: Sn) crescidos em vidro e utilizando a técnica de Spray Pirólise. O crescimento das amostras se deu no intervalo de temperatura de 220 – 300°C, utilizando como precursores acetato de Zinco e cloretos de Alumínio e Estanho. As concentrações nominais de dopagem variaram de 0,01 a 1,00% para as amostras contendo Al e de 0,05 a 2,00% para as amostras que contém Sn. As técnicas empregadas nesse estudo foram Difração de Raios-X (DRX), Transmitância e Absorbância, Fotoluminescência (PL), Curva I-V e Capacitância Elétrica. As análises de DRX indicam que nossos filmes são policristalinos de estrutura wurtzita e com direção preferencial ao longo do plano (002) e não há presença de fases secundárias. A dopagem neste intervalo de concentrações de Sn e Al não interfere na propriedade de transparência óptica dos nossos filmes na região do espectro visível, cuja transmitância é superior a 80%. Nota-se que ambos conjuntos de amostras apresentam o efeito de Burstein-Moss. Para a amostra dopada com 0,5% de Al, estimamos uma concentração de portadores da ordem de 1019 cm-3. Esta amostra também apresentou comportamento retificador ao compor um contato Schottky com ouro, apresentando o valor de 6,3 V para tensão de joelho e estimativa de densidade de impurezas ionizadas e compensadas (ND+ – NA-) da ordem de 1017 cm-3. Nossos dados de PL exibem bandas de emissão na região ultravioleta e visível, referentes a borda da banda de absorção óptica (near band edge – NBE) e níveis de defeitos respectivamente. Com o incremento de Al e de Sn no ZnO, o valor estimado do bandgap segundo o ajuste de Varshni aumenta, aproximando-se do valor teórico (3,37 eV). Em 300 K, para ambos os conjuntos de amostras, os fótons absorvidos possuem energias maiores do que os fótons emitidos na PL, indicando um possível mecanismo de dopagem conforme aumenta-se a concentração do elemento dopante.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)CAPES: 1587135 - 001porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Física - PPGFUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessÓxido de zincoÓxido condutor transparenteSpray piróliseFilmes finos dopadosZinc oxideTransparent conducting oxideSpray pyrolysisThin films dopedCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICASpray pirólise de filmes de óxido de zinco dopado com alumínio e estanhoSpray pyrolysis of zinc oxide films doped with aluminum and tininfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis600600de7ee5a7-6d94-42d5-96b1-bb4d5a1496adreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALDISSERTAÇÃO SABRINA.pdfDISSERTAÇÃO SABRINA.pdfVersão corrigidaapplication/pdf2815169https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/12193/3/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20SABRINA.pdf2394d00e382006438f4d29201a190630MD53carta.pdfcarta.pdfCarta comprovante da versão finalapplication/pdf212900https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/12193/4/carta.pdfaf92b6eb30f1d0505f0700b0f8c77c78MD54CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/12193/5/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD55TEXTDISSERTAÇÃO SABRINA.pdf.txtDISSERTAÇÃO SABRINA.pdf.txtExtracted texttext/plain131371https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/12193/6/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20SABRINA.pdf.txte725e418db7af43d41bd505450aab15aMD56carta.pdf.txtcarta.pdf.txtExtracted texttext/plain1541https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/12193/8/carta.pdf.txt8ca4be1c8894124f87e9218280b77000MD58THUMBNAILDISSERTAÇÃO SABRINA.pdf.jpgDISSERTAÇÃO SABRINA.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6359https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/12193/7/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20SABRINA.pdf.jpg8d4f141b6bb44a206c66d7c685be1511MD57carta.pdf.jpgcarta.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6331https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/12193/9/carta.pdf.jpge7a96105523885f986ae01c7d5003cdeMD59ufscar/121932023-09-18 18:31:49.191oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/12193Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:31:49Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
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