Estudo de sínteses e caracterização de filmes de óxido de tungstênio

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Nunes, S.E.
• Orientador(a): Cunha, Carlo Requiao da
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Tratamento térmico; Sol-gel; Óxido de tungstênio
• Palavras-chave em Inglês: WO3; Thermal annealing; Oxygen in uence; Sputtering; Sol-gel growth
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/196447

O oxido de tungstênio (WO3) e um semicondutor de bandgap indireto e muito utilizado em aplicações tecnológicas, principalmente, como eletrodo em células solares e baterias de lítio- íon. No entanto, a e ciência destes materiais nas aplicações ainda e pequena. Nesta Tese dois metodos de sínteses de amostras de WO3 foram estudados: deposição por pulverização catíodica e pelo método sol-gel. Em cada síntese, alguns parâmetros foram variados, e sua influência sobre as propriedades estruturais, opticas e decomposição química dos lmes foram estudadas. Nos lmes depositados por pulverização cat odica foi estudado a influência do oxigênio sobre os lmes que passaram por tratamento térmico variando a temperatura de 300 at e 700 C. Em amostras sintetizadas pelo método sol-gel o estudo foi realizado variando a concentração de l de WO3 no matriz do polímero. O estudo com as amostras depositadas por pulverização catodica e, posterior, tratamento térmico em uxo de oxigênio mostraram que estas mantêm-se uniformes at e 500 C, com pequena variação do tamanho de grão. Após essa temperatura a superfície foi severamente afetada, tornando-se fortemente texturizada a 700 C. Com o tratamento térmico a tendência e de aumento do bandgap devido a redução das vacâncias de oxigênio. Os resultados indicaram tamb em que para temperaturas elevadas começa a ocorrer a interdifusão do WO3 no substrato e a sublimação do semicondutor, inicialmente. As análises de Raman sugerem que o tratamento térmico reduz o n umero de ligações das hidroxilas na superfície do lme, bem como, o conteúdo bulk tende a reduzir com o tratamento. Ao comparar as amostras submetidas a tratamento termico em atmosfera de oxigênio com uma obtida por tratamento termico em vacuo a 500 C notou-se que houve o rompimento do lme com tratamento em vacuo, o que não e observado no tratamento em fluxo de oxigênio para a mesma temperatura. Esse comportamento sugere que o tratamento termico em oxigênio mantem o lme estavel e impede a facil nucleação dos grãos para temperaturas mais elevadas. No estudo feito com a variação da concentração de dopante no PVA o aumento da concentração de l de WO3 tende reduzir o bandgap. O aumento da concentração de WO3 acarreta uma maior dopagem do PVA e o aglomerado de nanopartículas passa da forma esferica para a forma de bastões. As analises de TGA e DrTGA indicaram que para baixas temperaturas tem-se evaporação de agua que esta presente na superfície das amostras. Uma forte decomposição do PVA foi observada em ambas amostras restando, posteriormente, uma pequena quantidade de material inorgânico. As amostras obtidas pelo método de pulverização catodica com excesso de oxigênio apresentaram caracter sticas importante para o uso em baterias de lítio- íon com o oxigênio em excesso atuando como defeito intersticial que facilita a intercalação/desintercalação de ons de lítio. Ja as amostras com diferentes concentrações de WO3 sugerem uma redução do bandgap com o aumento de WO3 e, com isso, podem absorver mais energia na região do visível.