Preparação e caracterização de estruturas híbridas baseadas em polianilina e TiO2 para desenvolvimento de dispositivos eletrônicos e spintrônicos

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Gomes, Joaquim Pinto
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa
• Palavras-chave em Português: Polianilina - Síntese; Semicondutores orgânicos; Spintrônicos; Dióxido de titânio; Física da Matéria Condensada
• Link de acesso: http://locus.ufv.br//handle/123456789/26070

Neste trabalho, materiais não convencionais foram sintetizados, caracterizados e usados para o desenvolvimento de dispositivos eletrônicos e spintrônicos. Um desses materiais não convenci- onais é extremamente interessante do ponto de vista de aplicações tecnológicas, é chamado de polianiliana (PAni). Os trabalhos aqui realizados com este polímero semicondutor, iniciaram-se com o processo de síntese com e sem a adição de Carbon-dots (C-dots), seguido da carac- terização, passando também por técnicas de deposição de filmes finos por spin-coating com espessura e dopagem controladas, e finalizando com o desenvolvimento de um protocolo para litografia de filmes dos PAni. Esse último processo permitiu obter fitas poliméricas condutoras com características elétricas retificadoras. O processo de síntese da polianilina foi pelo mé- todo químico convencional, exceto quando se utilizou C-dots na rota de síntese. A execução de métodos fotolitográficos realizados para obtenção das fitas de PAni foi possível devido a sua interessante propriedade de oxi-redução. Entretanto, exigiu-se um longo estudo de dosimetria e detalhamento na escolha de reagentes usados durante o processo. Com as fitas litografadas de PAni desenvolveu-se uma heterojunção de barreira Schottky com contato elétrico de alu- mínio (Al). No campo da spintrônica estudou-se, pela primeira vez, o transporte de corrente de spin numa heteroestrutura constituída por granada de ferro e ítrio (YIG)/PAni/Pt (Platina). Dessa maneira, foram realizadas medidas de bombeamento de spin (em inglês, spin pumping) por meio de experimento de ressonância ferromagnética (FMR) para estudar o transporte de corrente de spin neste polímero. Com os estudos realizados sobre esse material, foi possível mostrar de forma conclusiva que a PAni pode conduzir de modo eficiente corrente de spin. Fi- nalmente, utilizou-se o dióxido de titânio (TiO2 ) como um segundo material não convencional para o desenvolvimento de dispositivos. Para isso o TiO2 foi depositado sobre substratos de arseneto de gálio (GaAs) com baixos e altos índices de Miller usando duas técnicas de depo- sição diferentes (Pulsed laser deposition (PLD) e sputtering). Nessa etapa da tese estudou-se a influência da orientação cristalográfica dos substratos e a técnica de deposição nas proprie- dades estruturais do TiO2 . Adicionalmente, foi desenvolvida uma metodologia para dopagem dos filmes de TiO2 usando índio. Os resultados de espectroscopia Raman mostraram que os filmes de TiO2 crescidos por sputtering apresentam-se preferencialmente na fase cristalina ana- tase, seja o substrato GaAs (100) ou GaAs(311)B. No entanto se a técnica de crescimento é por PLD, a fase rutilo do TiO2 é a que predomina. Esses resultados de Raman foram confirmados por difratometria de raios X (XRD), onde verificou-se também que o processo de difusão do In por tratamento térmico, mostra-se mais eficiente na amostra de TiO2 depositada por PLD em substrato de GaAs (311). Os resultados obtidos com processos de fotolitografia são motivado- res, mostrando que o aprimoramento da técnica no sentido de litografar estruturas planares da ordem de nm em filmes de polianilina, poderá revelar novos efeitos com propriedades para j aplicação em ciência e nanotecnologia.