Investigação de propriedades de filmes finos de TiO2 e da heteroestrutura SnO2:4%Sb/TiO2 - Ramos Júnior, Roberto de Aguiar (2018)
Este trabalho traz o estudo das propriedades óticas, elétricas e morfológicas do material TiO2 de forma individual e acoplado com SnO2 dopado com 4at%Sb, formando uma heteroestrutura. Tanto TiO2 quanto a heteroestrutura foram trabalhados na forma de filmes finos depositados pelo método sol-gel-dip-coating, e, no caso do TiO2 também foi relevante sua análise em forma de pós prensados (pastilhas). No que diz respeito ao SnO2:4%Sb, este trabalho traz uma revisão literária de suas principais propriedades, buscando apresentar um panorama geral, pois com isto pode-se entender melhor os fenômenos que ocorrem na heteroestrutura. Os resultados das pastilhas de TiO2 indicam uma transição parcial de fase anatase/rutilo para tratamentos térmicos entre 500ºC e 1000ºC, confirmadas pela fotoluminescência, que apresentou bandas relacionadas a fase anatase ou rutilo, dependendo do processamento utilizado. Filmes de TiO2 mostraram boa foto sensibilidade, com a corrente elétrica respondendo imediatamente à excitação independente da energia, além de um rápido decaimento com relação ao valor excitado. Fora isto, medidas de decaimento da corrente foto induzida, realizadas em atmosfera de O2, indicaram que o decaimento se torna ainda mais rápido na presença do gás, estando associado ao aprisionamento de portadores de carga pelas moléculas adsorvidas na amostra, além da recombinação dos pares elétron-buraco. Com relação à heteroestrutura, quando a condução ocorre preferencialmente no TiO2, a amostra apresenta resultados muito similares às dos filmes de TiO2, tendo uma rápida resposta à excitação com fonte de luz acima do bandgap do TiO2 e um rápido retorno para seu estado de equilíbrio, no escuro. Entretanto, em atmosfera gasosa, o decaimento se torna muito mais rápido, o que também está associado ao aprisionamento de portadores pelas moléculas adsorvidas de gás. Porém, o aumento na taxa com que isto acontece, está relacionado à formação da heteroestrutura e às compensações de carga na interface, que podem ocorrer quando a excitação utiliza comprimento de onda adequado. A configuração lado a lado da heteroestrutura mostrou emissão Poole – Frenkel para tensões maiores que 40V, e quando irradiada com luz que simula o espectro solar apresentou uma região de resistência negativa para algumas potências de excitação que pode estar ligada ao aprisionamento de elétrons na interface. Desta forma, este trabalho visa trazer uma contribuição importante à compreensão do mecanismo de transporte elétrico dos materiais estudados. Por fim, pode-se dizer que os materiais aqui estudados podem ser aplicados como sensores de gás ou dispositivos retificadores/amplificadores desde que seja escolhida a melhor configuração para a aplicação desejada.