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

Abstract

Resumo: 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.