Avaliação de propriedades ópticas e eletrônicas da heteroestrutura GaAs/SnO2: Eu na forma de filmes finos - Bueno, Cristina de Freitas [UNESP] (2019)
A proposta deste trabalho é a investigação e compreensão de propriedades ópticas e eletrônicas da heteroestrutura formada pelo semicondutor III-V GaAs e o semicondutor óxido SnO2. A deposição de filmes finos de GaAs é feita por evaporação resistiva, e a de filmes finos de SnO2 dopados com o íon terra-rara Eu3+ pelo processo sol-gel-dip-coating, combinando um material semicondutor com alta mobilidade eletrônica e transição direta (GaAs), com semicondutor de bandgap largo (SnO2) e condutividade naturalmente do tipo-n, onde a emissão de Eu3+ é bastante eficiente. Amostras desses dois materiais foram investigadas preliminarmente de forma separada, como filmes finos, ou pós de SnO2:Eu prensados na forma de pastilhas. Fotoluminescência foi medida em heteroestruturas GaAs/SnO2:2%Eu com tratamentos térmicos em baixa temperatura (200 e 400°C), enquanto filmes de SnO2:2%Eu isolados apenas apresentaram picos de emissão do Eu3+ quando tratados com temperatura elevada (1000°C), porém com baixa intensidade. A hipótese para esse fenômeno foi associada com aglomerados de Eu3+ na superfície das amostras. Medidas de XAFS têm possibilitado o estudo da incorporação do dopante Eu na matriz SnO2, e na compreensão do mecanismo da luminescência encontrada. Análises de XANES mostraram que o átomo de európio permanece no estado de oxidação trivalente após a síntese da solução e tratamentos térmicos feitos, e que a heteroestrutura apresenta menos distorção na rede e estrutura mais ordenada quando comparada com filmes de SnO2:2%Eu depositados diretamente sobre vidro. Medidas de decaimento de condutividade fotoexcitada são fundamentais na compreensão do transporte elétrico da heteroestrutura, gerando parâmetros tais como a captura por defeitos, e apontam para a possibilidade de aprisionamento de portadores na barreira de potencial interfacial. Esse tipo de medida realizada com irradiação de diferentes fontes monocromáticas e em diferentes temperaturas (50-200 K) em GaAs/SnO2:2%Eu (200°C/1 h), mostrou-se mais lento principalmente abaixo de 100 K, devido à captura de elétrons na interface entre os filmes, sendo também influenciado pela existência de aglomerados de Eu3+ na superfície de SnO2. Assim, a combinação da fotoluminescência existente na heteroestrutura com as propriedades elétricas, dadas pelos resultados de decaimento da condutividade, mostra a potencialidade desta heteroestrutura para a criação de dispositivos optoeletrônicos.