Acoplamento de filmes finos do semicondutor óxido SnO2 com derivados quinolínicos para aplicações optoeletrônicas

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Fonseca, Lucas Prado
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Semicondutores óxidos; Semicondutores orgânicos; Filmes finos; Heteroestrutura; Dispositivos optoeletrônicos; Oxide semiconductors; Organic semiconductors; Thin films; Heteroestructure; Optoeletronic devices
• Link de acesso: https://hdl.handle.net/11449/255108

Neste trabalho foi realizado deposição de filmes finos de dióxido de estanho e do derivado quinolínico (DQ) (4-(6-(dietilamina) -4 - fenilquinolina- 2-yl) ácido benzoico), com posterior acoplamento do DQ junto ao dióxido de estanho, que é um óxido semicondutor metálico que possui algumas características interessantes em relação a sua aplicação em optoeletrônica, como sua alta transparência, grande estabilidade mecânica, alta condutividade elétrica dependendo do método de deposição. SnO2 é definido como um semicondutor naturalmente do tipo-n devido a átomos insterticiais de estanho e vacâncias de oxigênio em sua matriz, agindo como doadores de elétrons. O DQ foi dissolvido em diferentes solventes e, ainda que testadas várias técnicas de deposição, os filmes obtidos pela técnica de spin-coating mostraram melhores características ópticas, morfológicas, e elétricas, como transmitância acima de 80 % para os filmes de uma camada e acima de 70% para três camadas depositadas. A absorção óptica do derivado quinolínico é caracterizada por bandas em torno de 410 e 305 nm o que são confirmadas devido a excitação óptica proveniente de diferentes fontes de luz, como Laser de He-Cd (325 nm) e LED de InGaN de 450 nm de emissão, observadas pela variação da intensidade da corrente elétrica medida com essas fontes de luz. Medidas de fluorescência mostraram emissão óptica na faixa do azul, entre 470-485 nm com influência do solvente utilizado em solução, o que não ocorreu para os filmes, devido a evaporação do solvente. Tanto o dióxido de estanho quanto o derivado quinolínico apresentaram um grande aumento na condutividade elétrica quando aquecidos de 300 a 495 K, o que levou a estimativa da energia de ativação dos níveis mais profundos de defeitos de ambos os materiais, obtendo os valores de 1,08 eV, para o SnO2, 0,465 eV para o DQ depositado utilizando THF na solução precursora e 0,448 eV utilizando acetona, indicando defeitos mais rasos para o DQ em comparação ao SnO2 (embora ainda sejam bem profundos) como também uma baixa diferença nos valores a respeito do solvente utilizado. O aumento da corrente elétrica com aumento da temperatura é um grande indicativo do comportamento semicondutor de ambos os materiais. Alta transparência e homogeneidade da superfície foram observadas para as heteroestruturas. Foram realizados testes elétricos nos dispositivos com contatos inferiores paralelos e contatos transversais. No perfil perpendicular dos contatos foi observado um comportamento retificador com aumento exponencial da corrente elétrica para polarização positiva quando aplicado uma tensão de + 10 V mudando de um valor de 35 nA para 1,12 μA quando atingido + 50 V, para o dispositivo com DQ em THF. Já para o dispositivo com DQ em acetona foi observado um aumento de 16 nA aplicando +14 V para 570 nA em +50V. Com o perfil paralelo dos contatos foi observado uma espécie de condução interfacial entre os materiais, indicando a formação de um canal similar a um 2DEG entre os materiais, a qual é destruída com a elevação da temperatura.