Crescimento de filmes finos de óxidos de vanádio depositados eletroquimicamente

Abstract

Resumo: Dentre os oxidos de vanadio, tais como V2O3, VO2 e V2O5, o VO2 e o que atrai a maior atencao, pois possui uma transicao de fase proxima a temperatura ambiente. Os filmes de VO2 sofrem uma transicao metal-semicondutor abrupta perto de 68 ‹C, acompanhada de mudancas drasticas nas suas propriedades estruturais, eletricas e opticas. Esta mudanca de fase, perto da temperatura ambiente, torna o ilme de VO2 um material atraente para uma ampla variedade de aplicacoes tecnologicas, tais como sensores, armazenamento optico e revestimentos para janelas inteligentes, entre outros. Varias tecnicas tem sido empregadas para depositar filmes finos de VO2 tais como sputtering, evaporacao, sol-gel e deposicao por ablacao a laser. Em todas as tecnicas conhecidas para producao de VO2, tratamentos termicos osteriores a deposicao sao normalmente usados como um passo necessario para obter o VO2. Apesar de tudo, ainda e dificil produzir filmes finos monofasicos de VO2 devido a existencia de uma complexidade de outras ases. Neste trabalho, produziram-se filmes finos de VO2 depositados diretamente sobre substrato de silicio (001) usando uma tecnica alternativa: a eletrodeposicao. Todos os experimentos de eletrodeposicao foram realizados a temperatura ambiente, utilizando uma celula estacionaria de tres eletrodos com um galvanostato/potenciostato comercial. As principais amostras foram produzidas no potencial catodico de -0,75 V/VAg/AgCl, a partir de solucoes de 150 mmol/L de VOSO4.xH2O dissolvidas em solucoes de agua bi-destilada. Os filmes de VO2 sao obtidos depositando VOx (um xerogel composto principalmente de V+5) seguido de um armazenamento em condicoes atmosfericas por 45 dias. Apos esse periodo as am stras sao submetidas a um tratamento termico a vacuo, na temperatura de 500 ‹C, por cerca de quatro horas, para concluir a formacao dos filmes de VO2. Durante o tempo de armazenamento ao ar, um processo de oxidacao ocorre, convertendo o V2O(5-ƒÂ)n(H2O) um xerogel, em V2O5.(H2O). Durante o tratamento ocorre a transformacao de fase do V2O5.(H2O) em VO2. Analises de DRX, XPS e XANES confirmam que, apos o tratamento termico, a amostra e predominantemente constituida de VO2 e que a fracao de VO2 elativa na amostra esta fortemente relacionada com o tempo de armazenamento nas condicoes atmosfericas antes do tratamento termico. A resistencia em funcao da temperatura mostra uma histerese com duas temperaturas de transicao (T1 â 55 ‹C e T2 â 77,5 ‹C), que correspondem a diferentes fases monoclinicas (M1 e M2). Os depositos sao fortemente aderidos ao substrato e altamente texturizadas com os planos 011) orientados paralelamente a superficie do filme.