Caracterização óptica e morfológica de microestruturas auto-organizadas e filmes de óxido de zinco (ZnO) fabricados por pirólise com nebulizador ultrassônico

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Silva, Thiago Gomes da
Data de Publicação: 2010
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1884/23964
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Edilson Sergio Silveira
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spelling Universidade Federal do Paraná. Setor de Ciências Exatas. Programa de Pós-Graduação em FísicaSilveira, Edilson SérgioSilva, Thiago Gomes da2024-10-02T18:30:15Z2024-10-02T18:30:15Z2010https://hdl.handle.net/1884/23964Orientador: Prof. Dr. Edilson Sergio SilveiraDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Física. Defesa: Curitiba, 26/02/2010Bibliografia: fls. 114-118Resumo: A necessidade tecnológica e a busca por mercado têm feito com que indústrias invistam em dispositivos cada vez mais multifuncionais. Com isso, o estudo de materiais, tanto orgânicos quanto norgânicos, com potencial aplicação nesta nova área industrial tem sido um tema recorrente em todo o mundo. O uso de semicondutores na produção de aparelhos modernos é consagrado e hoje domina o mercado de tecnologia, contudo, ainda assim a seleção por novos materiais tem feito com que muitos desses semicondutores sejam descartados devido à sua instabilidade em ambientes com excesso de dopantes como é o caso do ar atmosférico. Interessantes nestes casos seria ouso de óxidos semicondutores, os quais apresentam grande estabilidade além das bem conhecidas características de semicondutor. O óxido de zinco tem se demonstrado bastante estável nesse tipo de ambiente e será tratado nessa dissertação de forma estrutural e óptica. Sua energia de gap de 3,37 eV em temperatura ambiente e sua alta energia de ligação dos éxcitons (60 meV) fazem do ZnO um excelente candidato para a produção de dispositivos óptico-eletrônicos trabalhando na região do ultravioleta. E, além disso, esse óxido quando dopado com materiais magnéticos apresenta um grande potencial para ser usado em Spintrônica. Neste trabalho, propomos uma modificação na técnica de Pirólise com nebulizador ultrassônico para desenvolvermos filmes de ZnO, gerados por solução aquosa do sal acetato de zinco di-hidratado, depositados à temperatura ambiente e tratados termicamente, com variação de temperatura de 100 a 400 ºC. Demonstramos, usando a técnica de Pirólise com nebulizador, uma nova maneira de obtenção de filmes com excelente qualidade para uma deposição e tratamento térmico com material crescido na atmosfera de acetato de zinco obtendo excelente qualidade dos filmes gerados. Para a caracterização destes filmes foram utilizadas as técnicas experimentais, espectroscopia Raman, microscopia óptica e eletrônica, termogravimetria e calorimetria diferencial de varredura e também fotoluminescência. Também estudamos um novo tipo de estrutura micrométrica gerada sobre o substrato de Si(100) com padrões morfológicos auto-organizados, gerados aleatoriamente e que possuem um eixo principal onde as ramificações se interceptam chamado backbone. Medidas de fotoluminescência desse padrão foram realizadas mostrando uma energia de banda proibida maior do que a do ZnO bulk tradicional.Abstract: Technological necessity and the arrived of a modern industrial market have been the first purpose to the discovery of an evolutional kind of devices that shows multifunctional behavior. For this reason, the research to find new multifunctional materials, organic or inorganic, has been an applicant theme in whole world. Today, the use of semiconductor to production of modern devices dominates the market of electronics, however, the loss of efficiency of them with the time when exposure in en ironmental air makes several of them useless due its instability at excess doping atmosphere. Hence, becomes interesting the use of oxide semiconductor, due their great stability in doping rich atmosphere air, as in atmosphere air, besides their semiconductor properties. ZnO has showed great stability in this atmosphere and the optical and morphological properties of the ZnO films and microstructures will be the main target of this dissertation. ZnO is a wide band gap semiconductor (3,37 eV at Room temperature) and has a high exciton binding energy (60 meV), which makes ZnO a good candidate to produce ultraviolet optical-electronic devices. Also, when doping ZnO with a magnetic material as like Mn or Co, becomes it at a excellent material for Spintronics. In this work we have obtained ZnO films by chemical reaction of zinc acetate di-hydrate using as deposition technique known as Ultrasonic Spray Pyrolysis. In our case, we have made a modification in this echnique to obtain zinc acetate films and followed by a thermal treatment at 400 ºC, which is the pyrolitical temperature to obtain ZnO, for one hour. This temperature is ideal for the formation of crystalline ZnO films. After this, we will show how obtain ZnO films with great crystalline using this Modified Spray Pyrolysis technique. Also in this dissertation, we will show the formation of a new randomly deposited microstructures of ZnO on Si(100) substrates. Its Photoluminescence show us a Blue Shift with relation for the energy band gap of the ZnO bulk. Raman Spectroscopy and X-Ray diffraction measures of the films and microstructures take place to obtain the improve of the crystallization and structural lattic of the semiconductor with temperature variance. Also, Thermalgravimetry of the zinc acetate powder will be showed and the pyrolitical chemical reaction for the formation of ZnO will be analyzed and determined. In the end, Photoluminescence of the ZnO films will be obtained and its energy band gap energy will be measured with good agreement for another deposition techniques.118f. : il. [algumas color.], grafs., tabs.application/pdfDisponível em formato digitalOxidosPiróliseFilmes semicondutoresFisica do estado solidoFísicaCaracterização óptica e morfológica de microestruturas auto-organizadas e filmes de óxido de zinco (ZnO) fabricados por pirólise com nebulizador ultrassônicoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALdissertacao thiago Gomes da Silva fisica.pdfapplication/pdf2667298https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/23964/1/dissertacao%20thiago%20Gomes%20da%20Silva%20fisica.pdf0200f149fbfce5ae94547ed3244e1065MD51open accessTEXTdissertacao thiago Gomes da Silva fisica.pdf.txtExtracted Texttext/plain189970https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/23964/2/dissertacao%20thiago%20Gomes%20da%20Silva%20fisica.pdf.txt023237782bfc95cbf67ca9cd61802aa9MD52open accessTHUMBNAILdissertacao thiago Gomes da Silva fisica.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1409https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/23964/3/dissertacao%20thiago%20Gomes%20da%20Silva%20fisica.pdf.jpgc86f1ac946f27b22f765f27a85241f3eMD53open access1884/239642024-10-02 15:30:15.93open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/23964Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082024-10-02T18:30:15Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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