Utilização da eletrodeposição em regime de subtensão na dopagem de filmes semicondutores eletrodepositados de selênio

• Autor(a) principal: Coelho, Dyovani
• Data de Publicação: 2015
• 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/75/75135/tde-17042015-093852/
• topic: Deposição em regime de subtensão; Selênio; Selenium; Semiconductor; Semicondutores; Underpotential deposition

A deposição em regime de subtensão (DRS) tem sido amplamente utilizada para a formação de filmes semicondutores, mas muito pouco utilizada para estudar a dopagem de filmes eletrodepositados. Logo, neste trabalho é discutido o uso da DRS como técnica de dopagem de filmes de selênio. Para isso, estudou-se as condições de deposição de um filme de selênio trigonal sobre substrato de ouro (f-Se) e sua posterior modificação com a DRS de Bi (f-Se_Bi), Pb (f-Se_Pb) e Cu (f-Se_Cu). Estudos empregando voltametria cíclica, cronoamperometria, microscopia óptica, microscopia de varredura eletrônica e difração de raio-X evidenciaram a produção de um filme altamente cristalino, homogêneo e aderente formado por estruturas hexagonais em forma de microbastões com diâmetros entre 300 e 600 nm. Contudo, o filme com as características citadas é formado somente com a deposição a 80 ºC em HNO3 0,1 mol L-1 contendo SeO2 0,02 mol L-1, com polarização do substrato em -0,45 V (vs SCE), sob iluminação com lâmpada de halogênio 100 W, irradiância de 200 mW cm-2, agitação magnética e tempos de deposição ≥ 600 segundos. Essas estruturas são mantidas mesmo após a DRS dos metais, a qual foi caracterizada empregando a microbalança eletroquímica de cristal de quartzo (MECQ). A partir do perfil massométrico constatou-se a ocorrência de difusão dos metais para o interior da fase de selênio, visto que não se observou a saturação da superfície do filme. Além disso, os metais apresentam cinética de difusão diferentes, onde o metal com maior difusão é o cobre, sendo o único a apresentar dopagem efetiva da matriz de selênio. A caracterização óptica dos filmes determinou um band gap de aproximadamente 1,87 ±0,03 eV para f-Se, f-Se_Pb e f-Se_Bi, entretanto, o f-Se_Cu apresentou band gap de 3,19 eV. Ainda assim, ao avaliar a atividade fotoeletroquímica dos semicondutores constatou-se a obtenção de fotocorrentes distintas entre eles. O f-Se_Bi produz fotocorrente 3 vezes maior que o f-Se_Pb e 35 vezes mais elevada que os demais, embora o selênio puro e os filmes dopados com DRS de Bi e Pb apresentem densidade de portadores de carga similares, aproximadamente 6,0 x1015 cm-3, enquanto o f-Se_Cu exibe um aumento de 4 ordens de grandeza para o mesmo parâmetro. Logo, a elevada fotocorrente do filme f-Se_Bi está relacionada com a minimização da recombinação de cargas na interface semicondutor-eletrólito, enquanto a baixa fotocorrente exibida pelo f-Se_Cu se deve à elevada energia de band gap do filme. De qualquer forma, a dopagem de filmes semicondutores com a DRS mostrou ser uma maneira simples e barata de dopagem de filmes relativamente espessos.