INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA E DA PRESSÃO DE TRATAMENTO TÉRMICO NA FOTOLUMINESCÊNCIA DO ZnO - Pacheco, Yago Valencio (2019)
Óxido de zinco (ZnO) é um material com grande interesse tecnológico, apresentando gap direto de 3,37 eV e alta energia de ligação elétrons-buraco (éxcitons) de 60 meV a temperatura ambiente, o que possibilita uma vasta área de aplicações, principalmente em diversos dispositivos optoeletrônicos. No presente trabalho foram preparadas amostras de ZnO pelo método dos precursores poliméricos (Método Pechini) e nestas realizou-se um tratamento térmico assistido por pressão (TTAP) e outro tratamento térmico posterior. O estudo avaliou a influência da temperatura e pressão, variando esses parâmetros através de planejamento fatorial durante os tratamentos, sobre as propriedades de fotoluminescência do ZnO. O método Pechini se mostrou eficiente para a obtenção dos pós de ZnO. A estrutura foi determinada através das análises de Difração de raios X (DRX). Com auxílio de refinamento pelo método Rietveld, foi possível visualizar que as amostras apresentaram tamanho de cristalito nanométrico e boa estabilidade estrutural. Imagens obtidas pela técnica de Microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo (MEV-FEG) possibilitaram definir que as partículas apresentaram morfologia aproximadamente esférica e homogênea. As propriedades óticas das amostras foram medidas e comparadas pelas técnicas de espectroscopia de fotoluminescência (PL) e espectroscopia UV-visível. O ZnO apresentou dois picos principais sendo um na região ultravioleta (UV) e outro na região visível do espectro eletromagnético. Na região do UV os parâmetros que causaram maior influência sobre as intensidades fotoluminescentes foram a pressão e as interações entre pressão e temperatura e entre pressão e tratamento térmico posterior. Já para a região do visível a maior influência ocorreu devido à pressão isoladamente. As variações dos valores de energia de band gap (Egap) confirmaram os efeitos dos tratamentos em relação a amostra não tratada. A composição química dos materiais foi avaliada pelas espectroscopias Raman, Infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR) e de Fotoelétrons excitados por raios X (XPS). Espectros Raman revelaram que tensões residuais (tração e compressão) causadas pelo aumento de pressão e temperatura geram melhoria na cristalinidade do ZnO e favorecem maiores intensidades fotoluminescentes. Através de FT-IR foi observado que devido as nanopartículas apresentarem elevada área superficial, uma maior dessorção de grupos hidroxila (–OH) ocorrem na superfície do material. Os resultados de XPS confirmaram os efeitos causados pela camada superficial do ZnO, onde defeitos relacionados a deficiências de oxigênio e grupos –OH na superfície são elementos fundamentais e governam alterações causadas nas intensidades de fotoluminescência.