Investigação do efeito da dopagem com Sb nas propriedades de SnO2 obtidos via Sol-Gel

• Autor(a) principal: Geraldo, Viviany
• Data de Publicação: 2005
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/88/88131/tde-25082015-112306/
• topic: Not available; Sol-Gel

Dióxido de estanho (SnO2) 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 SnO2 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), tornando 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 (25-300K) indicam o caráter doador do dopante. Análises por Espectroscopia de Absorção de Raios X (XAS), feitas com radiação sincrotron, mostram que o antimônio em seu estado de oxidação Sb+5, entra na rede de SnO2 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 manométricas 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 (0,8-4,5&#181m), 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 1020cm-3) e alta reflexão ótica nesta região, promovida pela dopagem. As várias caracterizações feitas, indicam que filmes finos de SnO2:Sb depositados por este processo, apresentam baixa mobilidade eletrônica influenciando a condutividade elétrica do material