Deposição de camadas de In por evaporação resistiva e oxidação para In2O3 com potencial utilização em dispositivos optoeletrônicos

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Souza, Renato Dias de [UNESP]
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Índio; Óxido de índio; Evaporação resistiva; Oxidação; Indium; Indium oxide; Resistive evaporation; Oxidation
• Link de acesso: https://hdl.handle.net/11449/270682; https://lattes.cnpq.br/2999145279378562

O presente trabalho propõe a deposição de Índio (In) metálico, seguido de oxidação em atmosfera ambiente, com o objetivo de obter o óxido de índio (In2O3) e investigar as propriedades dos filmes desse óxido para possíveis aplicações em dispositivos optoeletrônicos. Foram analisadas as propriedades estruturais, elétricas e ópticas das amostras de In2O3, estruturando o estudo em três principais séries de amostras. A primeira, denominada inicial, teve como foco o estudo dos parâmetros de deposição e os tratamentos que seriam aplicados nas amostras subsequentes. A série 1 aprofundou o estudo da deposição de índio metálico por evaporação resistiva, utilizando os conhecimentos adquiridos na série anterior. A série 2 teve dois objetivos principais: reproduzir as medições realizadas na série 1, a fim de investigar a reprodutibilidade dos dados, e caracterizar o óxido de índio obtido pela oxidação dos filmes produzidos na própria série 2. Em cada uma dessas séries, foi realizado um estudo sobre o efeito dos métodos de limpeza aplicados aos substratos de vidro soda-lime e sílica. O estudo da rugosidade do substrato e dos métodos de limpeza indicou que substratos com maiores rugosidades apresentaram picos mais intensos nos difratogramas de Raios-X e tamanhos de cristalitos maiores, tanto para os filmes de In quanto para os de In2O3. Os filmes depositados sobre vidro soda-lime mostraram os melhores resultados. Observou-se que, para ambos os tipos de filmes (In e In2O3), houve um crescimento preferencial, determinado pelo cálculo do coeficiente de textura (CT) das amostras. Em seguida, foi realizado um estudo comparativo entre os métodos de deposição spin-coating e evaporação resistiva, cujos resultados demonstraram que os filmes obtidos por evaporação resistiva de In e oxidados por tratamento térmico apresentaram maior homogeneidade topográfica em comparação aos obtidos por spin-coating. No que se refere às propriedades elétricas, medições realizadas com o método de hot point probe e análise da condutividade em função da temperatura revelaram que as amostras têm características típicas de semicondutores do tipo n. Através de medições de corrente x voltagem sob fotoexcitação, foi observado o fenômeno de fotocondutividade persistente (PPC), associado à geração de portadores de carga excitados pela luz. As medidas elétricas sob fotoexcitação foram realizadas em diferentes temperaturas (de 30 K até 350 K), e mostraram um aumento significativo na corrente devido à excitação óptica, com valores típicos de 68,5%, 11,2% e 23,7% para as temperaturas de 30 K, 150 K e 250 K, respectivamente, após 5 min de excitação com um laser de He-Cd (325 nm). Após a remoção da fonte de excitação, a corrente apresentou um decaimento, sendo de 10,3%, 4,92% e 1,12% do valor máximo excitado para essas mesmas temperaturas, após 10 min de decaimento. Esses dados evidenciam a dependência da persistência da fotocondutividade com a temperatura e contribuem para a compreensão das propriedades elétricas dinâmicas das amostras de In2O3. Com as propriedades estudadas, observa-se a viabilidade de confecção de um dispositivo optoeletrônico, como um transistor de efeito de campo, utilizando a variação da estequiometria do In2O3 para compor as diferentes camadas do dispositivo. O In2O3, em sua estequiometria ideal, pode ser empregado como a camada isolante do dispositivo, enquanto o In2O3 com vacâncias de oxigênio ou modificações específicas em sua estequiometria pode atuar como a camada semicondutora do dispositivo