Foram produzidos xerogéis e filmes finos de SnO2 dopados com Er e codopados com Yb pelo processo sol-gel, sendo usada a técnica de molhamento (“dip-coating") para a produção de filmes finos. Propriedades ópticas, estruturais e elétricas são analisadas neste material, destacando-se espectros de emissão e excitação em xerogéis de SnO2:Er e SnO2:Er,Yb, os quais revelam algumas peculiaridades a respeito da incorporação de Er na matriz SnO2. São detectadas duas famílias de Er em SnO2, na primeira Er3+ entra substituindo Sn4+ na estrutura cassiterita, e na segunda fica segregado na superfície das partículas. Processos de transferência de energia de Yb3+ para Er3+ são efetivos nestas amostras. Medidas de difração de raios X mostram um aumento do tamanho do cristalito à medida que se aumenta a temperatura de tratamento térmico. O oposto ocorre quando o dopante é introduzido, pois um aumento na concentração de Er proporciona uma diminuição no tamanho do cristalito. Usando experimentos de caracterização elétrica, é identificada a ação aceitadora de Er em SnO2 tipo-n, pois se observou um aumento de até 5 ordens de grandeza na resistividade de filmes dopados com Er comparados à amostras não-dopadas. Resultados de decaimento da condutividade fotoexcitada em filmes finos, também dão indícios deste cárater aceitador, já que a remoção da iluminação com a linha 266nm (4o harmônico de um laser Nd:YAG), induz a um decaimento da condutividade. Além destas técnicas, foram empregadas ainda absorção óptica, a qual mostrou transparência acima de 80% no visível; reflexão especular de raios X, indicando espessura de 6,3nm/camada, rugosidade de 1,55nm e 39% de porosidade. Usando medida de resistência e corrente-voltagem em função da temperatura, observou-se que os modelos de emissão Schottky e Poole-Frenkel são obedecidos para baixos e altos campos elétricos, respectivamente.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2017. / Texto parcialmente liberado pelo autor. Conteúdo restrito: Capítulos 2. Parte experimental; 3. Resultados e Discussão e 4. Conclusão e Perspectivas. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-12-01T17:09:00Z No. of bitstreams: 1 2017_CarlosMartinsAiube_PARCIAL.pdf: 942176 bytes, checksum: 51757b41b4c56357ba1782255de5970e (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-05-23T13:33:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_CarlosMartinsAiube_PARCIAL.pdf: 942176 bytes, checksum: 51757b41b4c56357ba1782255de5970e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-23T13:33:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_CarlosMartinsAiube_PARCIAL.pdf: 942176 bytes, checksum: 51757b41b4c56357ba1782255de5970e (MD5) Previous issue date: 2018-05-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). / Neste trabalho, estudou-se a síntese e caracterização de catalisadores heterogêneos à base de silício e/ou estanho para aplicações em química fina, com foco específico na peneira molecular Sn-MCM-41, preparada via rota de precipitação, e no SnO2, via confined space synthesis usando resina de troca-iônica como macrotemplate. A caracterização dos materiais de tipo MCM-41 sintetizados foi realizada por DRX, FTIR, FRX/EDX, análises térmicas, RMN-RAM de 29Si e 13C, UV-Vis DRS, medidas de área superficial e volume de poro por dessorção de molécula-prova e MEV/BKS. As técnicas utilizadas permitiram observar que esses materiais possuem arranjo hexagonal de poros com paredes amorfas e que a incorporação de Sn4+ na estrutura não colapsou o ordenamento dos mesoporos. Mudanças estruturais associadas com a substituição isomórfica levaram a maior estabilidade térmica do direcionador orgânico nos poros do material e foram atribuídas à formação de espécies de Sn4+ nas paredes dos poros com coordenação majoritariamente tetraédrica. Esse acúmulo nas paredes dos poros também levou a uma maior condensação dos grupos silicatos devido à substituição isomórfica. Os materiais também apresentaram elevada área superficial, que decai com o incremento de estanho, e que é condizente com as partículas nanoestruturadas visualizadas. Já para os sólidos obtidos via confined space synthesis foi realizada a caracterização tanto dos precursores sintéticos quanto dos materiais finais utilizando DRX, MEV/BKS, FRX/EDX, CHN, FTIR, análises térmicas, espectroscopias Raman e UV-Vis DRS. Foi observado nos precursores poliméricos que a troca-iônica com o íon Sn4+ levou a supersaturação da matriz polimérica devido à reação de hidrólise do íon e que esta não mudou a estabilidade térmica da matriz. Já o tratamento hidrotérmico desse precursor levou à pré-formação do SnO2 na matriz, acarretando no estreitamento da distribuição do tamanho de pérola e no incremento da estabilidade térmica da mesma. Os materiais obtidos após tratamento térmico dos precursores apresentaram estrutura cristalina do tipo rutilo, esperada para o SnO2, e retiveram o formato esférico da matriz polimérica, porém com tamanhos de partícula menores que as últimas (entre 40 e 45 μm). Essa redução foi associada à contração do retículo cristalino dos óxidos e ao processo de degradação da matriz em paralelo à cristalização da fase desejada. O procedimento sintético provocou o surgimento de vacâncias de oxigênio nesses materiais, importantes na ativação de espécies de oxigênio em reações de oxidação. / The present work comprises the synthesis and characterization of heterogeneous catalysts based on silicon and/or tin for fine chemical applications, with specific focus on the Sn-MCM-41 molecular sieve, prepared by a precipitation route, and SnO2 prepared by confined space synthesis using an ion-exchange resin as a macrotemplate. The characterization of MCM-41-type materials was performed by XRD, FTIR, XRF/EDX, thermal analysis, 29Si and 13C NMR MAS, UV-Vis DRS, surface area and pore volume measurements by desorption of a probe molecule and SEM/BKS. The techniques showed that these materials have an hexagonal arrangement of pores with amorphous walls and that the incorporation of Sn4+ into the structure did not collapse the mesopore ordering. Structural changes associated with isomorphic substitution led to greater thermal stability of the organic structural directing agent in the pores of the material and were attributed to the formation of Sn4+ species in the pore walls, mostly with tetrahedral coordination. This accumulation in the pore walls also led to greater condensation of the silicate groups due to isomorphic substitution. The materials also presented high surface area, which decays with the increase of the metal ion, and is in agreement with the visualized nanostructured particles. As for the materials obtained via confined space synthesis, the characterization was performed on both synthetic precursors and final materials with the aid of XRD, SEM/BKS, XRF/EDX, CHN, FTIR, thermal analysis, Raman spectroscopy and UV-Vis DRS. It was observed in the polymer precursors that ion exchange with the Sn4+ ions led to supersaturation of the polymer matrix due to the hydrolysis of the same ion and that this did not change the thermal stability of the matrix. On the other hand, the hydrothermal treatment of this precursor led to the pre-formation of SnO2 in the matrix, resulting in the narrowing of the pearl size distribution and in the increase of its thermal stability. The materials obtained after thermal treatment of the precursors showed a rutile type crystal structure, expected for SnO2, and retained the spherical shape of the polymer matrix, but with smaller particle sizes than the latter (between 40 e 45 μm). This reduction was associated to the contraction of the crystal lattices of the oxide and the degradation of the matrix in parallel to the crystallization of the desired phase. The synthetic procedure caused the appearance of oxygen vacancies in these materials, important in the activation of oxygen species in oxidation reactions.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, 2014. / Submitted by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2014-10-20T16:52:24Z No. of bitstreams: 1 2014_JuanCarlosRomeroAquino.pdf: 11234558 bytes, checksum: 3f777fbff9793dc3f42dbd2b72775bda (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2014-10-21T18:20:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_JuanCarlosRomeroAquino.pdf: 11234558 bytes, checksum: 3f777fbff9793dc3f42dbd2b72775bda (MD5) / Made available in DSpace on 2014-10-21T18:20:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_JuanCarlosRomeroAquino.pdf: 11234558 bytes, checksum: 3f777fbff9793dc3f42dbd2b72775bda (MD5) / Nesse trabalho foram estudadas as propriedades estruturais, vibracionais e hiperfinas de nanopartículas de SnO2 dopadas com Cr em porcentagens de 0% a 30%, sintetizadas pelo método de precursores poliméricos. Os resultados obtidos por espectroscopia de energia dispersiva (EDS) evidenciam a presença de Cr nas porcentagens nominais. A análise dos difratogramas de raios X (DRX) das amostras, como preparadas, mostra a presença de uma fase em todas as amostras que corresponde à estrutura tipo rutilo. Esta fase permanece sendo única nas amostras tratadas termicamente, com exceção das amostras tratadas em temperaturas acima de 1050 oC para a amostra com 10% e 900 oC na amostra com 30%, nas quais se observou a formação da fase secundária Cr2O3. Os parâmetros de rede mostram uma diminuição linear para concentrações de Cr abaixo de 7%. Isto sugere que os íons de Cr entram na rede substituindo íons de Sn. Acima desta concentração, observa-se uma desaceleração na taxa de variação dos parâmetros de rede, o que foi assumido como sendo resultado da entrada tanto substitucional como intersticial de íons Cr na rede cristalina. O tamanho médio dos cristalitos mostra uma diminuição à medida que se incrementa a concentração de Cr. No entanto, após tratamento térmico, este tamanho médio mostra um crescimento proporcional à temperatura de tratamento. O tamanho médio foi corroborado por experimentos de microscopia eletrônica e a presença da fase secundária nas amostras tratadas termicamente a altas temperaturas também foi determinada através das medidas de microscopia eletrônica de alta resolução. Medidas de espectroscopia UV-Vis proporcionaram valores do gap de energia da matriz semicondutora. Os resultados indicam que esse gap decresce com o aumento da concentração de Cr nas amostras, excluindo efeitos quânticos associados ao tamanho nanométrico das partículas. Além disso, se observaram bandas de energia abaixo do gap as quais foram associadas a transições relacionadas com níveis de defeitos profundos provavelmente associados a defeitos como vacâncias de oxigênio ou transições intraiônicas dos íons Cr3+. Medidas de absorção no infravermelho proporcionaram informações consistentes com as obtidas de medidas de espectroscopia Raman, confirmando a formação da estrutura rutilo em todas as amostras. O modo mais intenso (A1g) mostrou um deslocamento para menores números de onda, o que foi associado ao efeito de liga produzido pela dopagem com Cr. Além disso, observaram-se modos adicionais os quais foram identificados com os modos Eu(3) -(TO), Eu(3)- (LO) e A2u-(TO). Estes modos ficam mais intensos ao aumentar-se a concentração de Cr. Acredita-se que estes modos fiquem Raman ativos devido às perturbações estruturais introduzidas pela dopagem. Também foi observado um modo localizado em ~860 cm-1 chamado de MCr, cuja intensidade aumenta com a concentração de Cr nas amostras. Enquanto que os modos Eu e A2u não sofrem modificações importantes após os tratamentos térmicos, o modo MCr mostra um enfraquecimento proporcional à temperatura de tratamento térmico. Este enfraquecimento sugere que o modo MCr seja Raman ativo devido à desordem estrutural provocada pela dopagem com Cr na região da superfície das partículas, já que ao aumentar-se a temperatura de tratamento, aumenta-se o tamanho das partículas e, por conseguinte, menor será a razão superfície/volume.Os resultados obtidos das medidas de espectroscopia Mössbauer sugerem que o ingresso do dopante aumenta a densidade eletrônica tipo-s. Este aumento está associado à substituição de íons Sn4+ por íons de menor valência (Cr3+), o que corrobora os resultados obtidos por DRX, espectroscopia Raman e UV-Vis. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The structural, vibrational and hyperfine properties of Cr-doped SnO2 nanoparticles with Cr content from 0 to 30% synthetized by a polymer precursor method have been studied in this work. Energy dispersive spectroscopy (EDS) results evidenced the presence of Cr compatible with the nominal percentage. The analysis of X-ray diffraction patterns (XRD) of as-prepared samples shows the presence of a phase in all samples which corresponds to the rutile-type structure. This phase remains the only one also for the thermally-treated samples, with exception of samples treated above 1050 oC for the 10% and 900 C for the 30% Cr-doped samples in which a secondary phase Cr2O3 has been observed. The lattice constants and consequently the unit cell volume show a linear decrease in the range of Cr concentration below 7%. This result suggests that the Cr ions enter the lattice by substituting Sn ions. Above that concentration, it is observed a reduction in the rate of the lattice constants, which was assumed to come due to the entrance of Cr ions into substitutional and interstitial sites of the crystalline structure. The mean crystallite size shows a decreasing tendency as the Cr concentration is increased. However, after the thermal treatment, the crystallite size shows a growing tendency which is proportional to the temperature of the treatment. The mean crystallite size has been corroborated by electronic microscopy and the presence of a secondary phase in the thermally-treated samples at high temperatures has also been determined by high resolution electron microscopy measurements. UV-Vis spectroscopy measurements have been used to determine the gap energy of the semiconducting matrix. Results indicate that the gap decreases with the increase of the Cr content and exclude the occurrence of quantum effects associated to the nanometer-size of the particles. Besides, it has been observed low-energy bands which have been associated to transitions of deep defects likely associated to oxygen vacancies or intra-ionic transitions of Cr3+ ions. Infrared absorption measurements provide results which are consistent with those obtained from Raman spectroscopy measurements, confirming the formation of the rutile-type structure in all samples. The most intense mode (A1g) shows a red-shift which was assigned to alloy effects produced by Cr doping. Besides, additional modes have been observed which are identified as the Eu(3) -(TO), Eu(3)- (LO) e A2u -(TO). The intensity of these modes increases as the Cr content is increased. It is believed that these modes become Raman active due to structural perturbations provoked by the doping. It has also been observed a mode localized at ~860 cm-1 called MCr whose intensity increases with the Cr content increase. Although the Eu e A2u modes do not show important modifications after the thermal treatment, the MCr mode shows a weakening proportional to the temperature of the treatment. This weakening suggests that the MCr mode becomes Raman active due to the structural disorder provoked by the Cr doping in the surface region of the particles, since the particle size grows as the temperature of treatment is increased; therefore, small surface/volume ratio we have. Mössbauer spectroscopy results suggest that the entrance of dopant increases the s-type electronic density. This increase is associated to the substitutions of Sn4+ ions by lower valence ions (Cr3+), which corroborates results obtained by XRD, Raman and UV-Vis spectroscopy.

Foram produzidos xerogéis e filmes finos de SnO2 dopados com Er e codopados com Yb pelo processo sol-gel, sendo usada a técnica de molhamento (“dip-coating”) para a produção de filmes finos. Propriedades ópticas, estruturais e elétricas são analisadas neste material, destacando-se espectros de emissão e excitação em xerogéis de SnO2:Er e SnO2:Er,Yb, os quais revelam algumas peculiaridades a respeito da incorporação de Er na matriz SnO2. São detectadas duas famílias de Er em SnO2, na primeira Er3+ entra substituindo Sn4+ na estrutura cassiterita, e na segunda fica segregado na superfície das partículas. Processos de transferência de energia de Yb3+ para Er3+ são efetivos nestas amostras. Medidas de difração de raios X mostram um aumento do tamanho do cristalito à medida que se aumenta a temperatura de tratamento térmico. O oposto ocorre quando o dopante é introduzido, pois um aumento na concentração de Er proporciona uma diminuição no tamanho do cristalito. Usando experimentos de caracterização elétrica, é identificada a ação aceitadora de Er em SnO2 tipo-n, pois se observou um aumento de até 5 ordens de grandeza na resistividade de filmes dopados com Er comparados à amostras não-dopadas. Resultados de decaimento da condutividade fotoexcitada em filmes finos, também dão indícios deste cárater aceitador, já que a remoção da iluminação com a linha 266nm (4o harmônico de um laser Nd:YAG), induz a um decaimento da condutividade. Além destas técnicas, foram empregadas ainda absorção óptica, a qual mostrou transparência acima de 80% no visível; reflexão especular de raios X, indicando espessura de 6,3nm/camada, rugosidade de 1,55nm e 39% de porosidade. Usando medida de resistência e corrente-voltagem em função da temperatura, observou-se que os modelos de emissão Schottky e Poole-Frenkel são obedecidos para baixos e altos campos elétricos, respectivamente.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-04-16Bitstream added on 2014-06-13T19:29:33Z : No. of bitstreams: 1 ravaro_lp_me_bauru.pdf: 967737 bytes, checksum: 4467c85af230546c2464c3465069b809 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Dióxido de estanho (Sn'O IND. 2') é um semicondutor do tipo n, que é transparente na região do ultravioleta/visível. Possui muitas aplicações como, por exemplo, eletrodos transparentes, sensores de gás, coletores solares e dispositivos eletro-ópticos. Quando dopado com íons terras-raras, Sn'O IND. 2' pode ser utilizado na confecção de dispositivos para comunicação óptica, principalmente na forma de filmes finos. Os íons terras-raras têm grande relevância devido às transições eletrônicas, que vão do ultravioleta ao infravermelho próximo. Outro aspecto importante está ligado às características físico-químicas da suspensão coloidal de onde são depositados os filmes. Filmes obtidos com pH elevado da suspensão apresentam alta resistividade elétrica e baixa cristalinidade em relação aos filmes obtidos com pHs das suspensões ácidas. O nível mais profundo de energia dos defeitos em Sn'O IND. 2' foi alterado da energia de 140eV até 67eV para variação do pHs 11, até 6, de acordo com a avaliação da energia de ativação. Os difratogramas destes filmes indicam aumento de cristalinidade com a diminuição do pH. Xerogéis de Sn'O IND. 2':Er2% com alteração do pH em relação a suspensão neutra apresentaram espectro de emissão mais intenso na região infravermelha para a amostra com pH7 e um pequeno alargamento dos picos de emissão para a amostra com pH4 e mais acentuado para a amostra com pH11, em bom acordo com medidas de Raman. Relatamos também a emissão na região visível de filme fino de Sn'O IND. 2' dopado com 'Er POT. 3+', que é um formato adequado da amostra para confecção de dispositivos. / Tin dioxide (Sn'O IND. 2') is an n-type oxide semicondutor, which is transparent in the ultraviolet/visible range. It presents many types of applications, such as transparent electrodes, gas sensors, solar collectors and eletro-optical devices. When doped with rare-earth ions, Sn'O IND. 2' may be used to make optical communication devies, in the thin film configuration. Rare-earth ions have great relevance due to their electronic transitions, covering from ultraviolet to near infrared. Another important characteristic is related to the physical-chemical properties of the starting colloidal suspension to deposit the films. Films obtained with high pH of the suspension presents high electric resistivity and low crystallinity compared to films obtained with acid pH. The deepest energy level of the defects in Sn'O IND. 2' has been changed from the energy of 140 eV to 67 e V when the pH changes from 11 to 6. Diffractograms of these films show increase in the crystallinity with pH decrease. Sn'O IND. 2':Er2% xerogels with modified pH show more intense emission spectra in the infrared for sample with pH 7 and a low broadening of emission peaks for the sample with pH 4 and moer intense for pH 11, suggesting an ideal pH for higher emission samples, in good agreement with Raman shift spectra. We also report emission in the visible range from of an 'Er POT. 3+' -doped thin film, which is a very convenient form for devices fabrication.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-05-21Bitstream added on 2014-06-13T19:09:19Z : No. of bitstreams: 1 floriano_ea_me_bauru.pdf: 894423 bytes, checksum: af1367103a69a956bc553795ee950833 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Dióxido de estanho, 'SNO IND.2', é um material semicondutor com transição de banda de energia (bandgap) larga, sendo que para o cristal (bulk), a energia pode variar de 3,6 até 4,2 eV, dependendo do método utilizado no preparo do material e também do teórico utilizado para o cálculo do bandgap. Suas propriedades ópticas, elétricas e estruturais são responsáveis pela grande quantidade de aplicações tecnológicas, tais como sensores para deteccção de gases, dispositivos óptico-eletrônicos, varistores e mostradores (displays) de cristal liquido entre outras. A natureza de transição de bandas de energia de 'SNO IND.2' tem sido motivo de controvérsia entre vários trabalhos já publicados, tanto teóricos quanto experimentais. Neste trabalho, apresentamos uma revisão de trabalhos teóricos e experimentais, selecionados da literatura, a respeito da natureza da transição direta ou indireta do bandgap do material. Apresentamos também um estudo das propriedades ópticas e estruturais de filmes finos de 'SNO IND.2', depositados sobre substrato de vidro e principalmente sobre substrato de quartzo, pela técnica de dip-coating via sol-gel. A influência dos dopantes foi analisada através de caracterização estrutural por difração de raios-X e também de medidas de absorção óptica. Além disso, também foram realizados cálculos da estrutura de bandas de cristal (bulk), superfície (110) e superfície (101), usando métodos de Primeiros-Princípios. Estes resultados são comparados ao bandgap obtido experimentalmente através de dados de absorção óptica e fotocondutividade em função do comprimento de onda da luz. / Tin dioxide, 'SNO IND.2', is a wide bandagap semiconductor. For the bulk, the bandgap energy may vary in the range 3.6 to 4.2 eV, depending on the method used for its preparation or on the theoretical method employed for the bandgap calculation. The combination of its optical, electrical and structural properties is responsible by the large number of technological applications, such as gas sensors, opto-electronic devices, varistors and liquid crystal display, among others. The bandgap nature has been the focus of controversy among many published papers, either experimental as well as theoretical. In this work, we present a review of published theoretical and experimental papers, selected from the literature, concerning the driect or indirect bandgap nature. A study of optical and structural properties od 'SNO IND.2' thin films, deposited by sol-gel-dip-coating technique, on glass and mainly quartz substrates, is also shown. The influence of doping is also analyzed by the structural characterization through X-ray diffraction data as well as optical absorption measurements. Besides, band structure calculation is also shown, performed on bulk, besides (110) and (101) surfaces, using the First Principles method. These results are compared to experimentally obtained bandgap, through experimental data of optical absorption and photoconductivity as function of light wavelength.

Este trabalho consiste na utilização de técnicas de caracterização elétrica e óptica para filmes de SnO2 puro e dopado com Sb+3 ou Nb+5, preparados através da técnica de molhamento -\'dip coating\'- a partir de suspensões coloidais. Em contraste com a extensa aplicação deste filmes e ao sucesso empírico dos dispositivos em comercialização, a compreensão dos passos elementares dos mecanismos de transporte elétricos, dos processos de espalhamento, do papel dos dopantes, dos possíveis estados de carga das armadilhas presentes, das barreiras devido aos contornos de grãos e da microestrutura ainda é pequena. Utilizando-se técnicas de caracterização tais como: corrente-voltagem em função da temperatura,corrente-voltagem com incidência de luz, absorção óptica e fotocondutividade objetivou-se o conhecimento dos mecanismo de transporte dos portadores de carga e a presença de defeitos-armadilha nestes filmes visando a melhoria das propriedades de transporte dos filmes de SnO2 produzidos pela técnica de molhamento. Esta técnica de deposição influencia nas propriedades elétricas e óticas. Filmes recém-depositados apresentam alta resistividade. Posterior tratamento térmico em vácuo e incidência de luz ultravioleta melhoram a condutividade das amostras. Este fenômeno está ligado a adsorção química e a fotodesorção de oxigênio na superfície do filme / This work is a contribution to optical and electrical characterization of pure and Sb+3 or Nb+5 doped SnO2 thin films prepared by sol-gel dip coating technique. In contrast to widespread applications of these films, and in contrast to the success of device commercialization, the elementary steps of the electrical transport mechanisms, electron scattering, influence of dopants, possible charge state of traps, potential barrier due grain boundary and microstructure are not fully understood yet. We have used characterization techniques such as current-voltage as function of temperature, current-voltage under steady monochromatic light, optical absorption and photoconductivity, which have yield knowledge of carrier transport and electron trapping in these films, giving an improvement of SnO2 films deposited by dip-coating. This deposition technique has influence on electrical and optical properties. Freshly deposited films exhibit high resistivity. Heat-treatment under vacuum and ultra-violet photo-excitation improve the conductivity of the samples. Chemisorptions and photo-desorption of oxygen are suggested to be the principal cause

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:04Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-02-28Bitstream added on 2014-06-13T19:40:49Z : No. of bitstreams: 1 morais_ea_dr_bauru.pdf: 1277460 bytes, checksum: 74230ee0501ddb2bea981d37cf21ce82 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Através do processo sol-gel, foi sintetizado o material semicondutor dióxido de estanho ('SNO IND. 2') dopado com as terras-raras 'ER' e 'EU', sendo obtidas amostras na forma de xerogéis (pós) e filmes finos, neste último caso pela técnica de emersão. A introdução das terras-raras provoca desordens estruturais no material e impede o crescimento dos cristalitos, cujo tamanho varia entre 5-20NM, devido a segregação dos terras-raras na superfície das partículas, o que está relacionado a sua baixa solubilidade em 'SNO IND. 2'. A análise das propriedades ópticas mostra emissão eficiente dos íons terras-raras 'ER POT. 3'/' e 'EU POT. 3'/' quando introduzidos nesta matriz. A emissão é confirmada tanto por excitação direta destes íons, como por processos de transferência de energia, tanto correspondente ao bandgap da matriz como a transição 'INTPOT. 2 F IND. 7/2 de íon 'YB POT. 3'/' em amostras codopadas com 'ER POT. 3'/' e 'YB POT. 3'/'. A análise por fotoluminescência permite distinguir terras-raras em sítios substitucionais a 'SN POT. 4'/' ou em centros na superfície das partículas. A investigação das propriedades elétricas mostra um aumento de resistividade de até seis ordens de magnitude em relação a filmes não dopados. Isto está relacionado com o carácter aceitador de íons 'ER POT. 3'/' e 'EU POT. 3'/' em 'SNO IND. 2', que é naturalmente tipo-N, oque acarreta alta compensação de carga e também barreiras de potencial intergranulares que diminuem a mobilidade eletrônica. Foi investidada também a captura de elétrons fotoexcitados por centros de 'ER' e 'EU' termicamente ativados. À medida que se aumenta a temperatura e a concentração de 'ER' e 'EU', maior é a taxa de captura. Do modelo proposto, foram obtidos parâmetros importantes, como de captura devido aos defeitos dominantes. / The semiconductor material tin dioxide ('SNO IND. 2') has been produced by the sol-gel process, doped with the rare-earth 'ER' and 'EU'. Samples are obtained in the from of xerogels (powder) and thin films, in this latter case by the dip-coating technique. The incorporation of rare-earth ions promotes structural disorder in the material, which avoids the crystallite growth due to segregation of rare-earth ions to the surface, which is related to the low solubility in the 'SNO IND. 2' matrix. The crystallite size is in the range 5-20NM. Analysis of optical properties shows efficient emission of rare-earth ions 'ER POT. 3'/' and 'EU POT. 3'/', whem introduced in this matrix. This emission is confirmed either by direct excitation of ions, as well as by energy transfer processes, corresponding to the matrix bandgap or to the transition 'INTPOT. 2 F IND. 7/2 of íon 'YB POT. 3'/' ion in samples codoped with 'ER POT. 3'/' and 'YB POT. 3'/'. Photoluminescence spectra allow distinguishing rare-earth ions in substitutional sites of 'SN' and particles surface located centers. Investigation of electrical properties show a resitivity increase up to 6 orders of magnitude compared to undoped films. This behavior is related with the acceptor like character of 'ER POT. 3'/' and 'EU POT. 3'/' in 'SNO IND. 2', which is naturally a N-type material, leading to a high charge compensation degree and also to intergrain potential barriers that decrease the electronic mobility. It has also been investigated the capture of photogenerated electrons by ER' and 'ER' thermally activated centers. When the temperature is raised or the ER' or 'EU' concentratin is increased the capture ratebecomes faster. From a proposed model, some very relevent parameters are obtained, scu as the capture barrier due to the dominating defect.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:04Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-03-18Bitstream added on 2014-06-13T21:02:05Z : No. of bitstreams: 1 sano_dmc_dr_bauru.pdf: 2390435 bytes, checksum: c70bb14dca9d8503f9a9ce373ebe90a2 (MD5) / Neste trabalho foi realizada a simulação numérica da fase líquida no processo de deposição de filmes finos pela técnica de molhamento (dip-coating), via sol-gel, utilizando como aplicação soluções precursoras de dióxido de estanho (Sn'IND. 2'). Dióxido de estanho é um semicondutor transparente de gap largo, amplamente utilizado em muitos tipos de dispositivos. Além da técnica convencional, o trabalho analisa uma nova proposta da técnica de deposição dip-coating onde a solução se encontra em uma temperatura diferente da ambiente. Para ambas as técnicas foram realizadas a modelagem matemática dos problemas e desenvolveu-se um método numérico apropriado baseado no método MAC (Marker and Cell). O problema foi resolvido em coordenadas cartesianas bidimensionais e as equações foram discretizadas pela técnica de diferenças finitas. Os resultados numéricos são visualizados por meio da distribuição de temperatura e vetores velocidade da solução precursora, que fornecem subsídios para investigação da influência dos vetores velocidade na obtenção de filmes com boas propriedades, em relação à uniformidade e homogeneidade. Verifica-se que estas características refletem diretamente na qualidade óptica dos filmes investigados, tornando-se parâmetros importantes para aplicações em dispositivos opto-eletrônicos. Através dos resultados numéricos verificou-se que nas regiões do fluido próximas ao substrato, os módulos dos vetores velocidade são maiores, há uma maior quantidade de material sendo depositado. Notou-se também, através da distribuição de velocidades em direção ao substrato que o filme tem uma melhor uniformidade na sua espessura quando os vetores velocidade possuem os valores de seus módulos mais próximos uns dos outros. Portanto, mudando os parâmetros iniciais de viscosidade, densidade, velocidade de imersão/emersão do substrato ou temperatura no fluido pode-se estudar o comportamento. / In this work, the numerical simulation of liquid phase in the thin film deposition, by the sol-gel-dip-coating technique, was carried out. The method was applied to tin dioxide (Sn'IND. 2') solutions. Tin dioxide is a transparent semiconductor of wide bandgap, extensively used in many types of devices. Besides the conventional procedure, this work analyses a new proposal for the deposition technique, where the solution is heated above room temperature. In both cases, the mathematical modeling was done and the appropriated numerical method was developed, based on MAC (Marker and Cell) approach. The problem was solved in two-dimensional Cartesian coordinates and the equations were discretized by the finite difference technique. The numerical results are visualized through temperature and vector velocity distributions in the precursos solution, yielding subsides to the investigation of the influence of vectors velocity in the deposition of good property films, concerning uniformity and homogeneity. It was verified that these characteristics point directly toward the optical quality of investigated films, becoming important parameters for application in optoelectronic devices. The numerical results allow verifying that in the fluid regions close to the substrate, where the velocity modulus is highter, there is a larger amount of material being deposited. It was also noticed, through the velocity distribution towards the substrate, that the film has a better thickness uniformity when the vectors velocity have modulus values closer to each other. Therefore, changing initial parameters such as viscosity, density, substrate dipping rate or fluid temperature, it is possible to evaluate the fluid behavior during the thin film deposition.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-02-18Bitstream added on 2014-06-13T19:09:17Z : No. of bitstreams: 1 macieljunior_jlb_me_bauru.pdf: 1682253 bytes, checksum: a84fdbae9148badab55fa6a6aa5a53c3 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A proposta deste trabalho é a investigação das propriedades elétricas e ópticas de filmes finos de dióxido de estanho (Sn'O IND. 2') obtidos via sol-gel e por solução alcoólica depositados via dip-coating, e, filmes de alumina ('Al IND. 2''O IND. 3') obtidos por deposição de filmes de alumínio (Al) via evaporação resistiva e tratamento térmico em diferentes ambientes, para promover a oxidação de Al. A investigação individual quanto às propriedades ópticas e elétricas desses materiais conhecer seu comportamento na forma de filmes, e estudar a região interfacial de Sn'O IND. 2' e 'Al IND. 2''O IND. 3'. As caracterizações estruturais dos filmes foram feitas por difração de raios-X (DRX), e, no caso dos filmes de alumina, utilizou-se também microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia óptica. Nas caracterizações ópticas foram utilizadas técnicas de espectroscopia na região do ultravioleta e no infravermelho próximo (UV-Vis-Nir). Tanto os filmes obtidos por meio alcoólico como obtidos via SGDC foram caracterizados como sendo de Sn'O IND. 2' de estrutura tetragonal do tipo rutilo, sendo que os filmes obtidos via processo alcoólico apresentaram condutividade elétrica maior do que os filmes obtidos via SGDC. Os resultados referentes aos filmes finos de alumínio indicam que independentemente da quantidade de camadas de alumínio depositadas e da atmosfera de tratamento térmico, tem-se a oxidação do alumínio à alumina ('Al IND. 2''O IND. 3'), sendo que a estrutura dominante depende da atmosfera de tratamento. A sua utilização como camada isolante no gate em dispositivo metal-óxido-semicondutor é viável, pois a corrente fonte-dreno apresenta valores significativamente maiores do que a corrente fonte-gate. / The main goal of this work is the investigation of properties of tin dioxide (Sn'O IND. 2') and alumina ('Al IND. 2''O IND. 3) thin films. The first one was obtained through the sol-gel process as well as alcoholic solution, via dip-coating. The alumina thin films were obtained by resistive evaporation of aluminum (Al) followed by thermal annealing in distinct atmospheres, to promote the Al oxidation. The individual investigation of optical and electrical properties of these materials aims the knowledge of their behavior as thin films, which allows studying the interface layer of the heterojunction Sn'O IND. 2' e 'Al IND. 2''O IND. 3'. Structural characterization of films was carried out by X-ray diffraction (XRD) technique and particularly on the alumina films, scanning electron microscopy (SEM) and optical microscopy were done. For the optical characterization, wide spectra were obtained, with spectroscopy from ultraviolet to near infrared (UV-Vis-Nir). Either the films obtained in the alcoholic solution as well as via SGDC, where characterized as Sn'O IND. 2' of tetragonal structure of rutile type, and the films obtained through alcoholic process present electrical conductivity higher than the films obtained via SGDC. Results on aluminum thin films indicate that independent on the amount of deposited aluminum and thermal annealing atmosphere, the oxidation of aluminum to alumina ('Al IND. 2''O IND. 3) takes place, but the dominant alumina structure depends on the thermal annealing atmosphere. Besides, its utilization as insulating layer at the gate of a metal-oxide semicondutor device is achievable, because the source-drain current is significantly higher than the source-gate current.