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Previous issue date: 2015-12-14 / Não recebi financiamento / This thesis describes a study of the electronic charge transport properties in antimony-doped tin oxide (ATO) ultrathin films, prepared by two different methods: by colloidal deposition process (CDP) and by pulsed electron deposition (PED). In order to determine the ultrathin films electronic transport
mechanism properties and to elaborate a model for this mechanism, microstructural analysis and electrical characterization were carried out. The samples were studied by X-ray diffraction (DRX), transmission electron microscopy operating in high resolution (HRTEM), scanning electron microscopy (FEG-SEM), atomic force microscopy (AFM), thermogravimetric analysis (TGA), ellipsometry, electrical resistivity measurements were made using the four-point probe approach from 20 to 300K and Hall effect measurements were made at room temperature. Regarding the CDP, DRX and HRTEM show nanocrystals with the cassiterite phase, highly crystalline nanoparticles and average crystal size of 6.5x4.4 nm. The FEG-SEM and AFM images indicate a crack-free deposition, constant thickness over the substrate cross-section and low roughness. Moreover, the electrical properties evaluation suggest that the experimental data fits the bi-dimensional Mott’s Law and that the electron hopping is in the order of the nanoparticles size. Concerning the PED, DRX indicates only the cassiterite phase structure and a preferential thin film growth at [110] direction, the FEG-SEM and AFM images show a
homogeneous deposition and that the thickness is constant over the substrate cross-section, with low roughness. Besides, electrical characterization reveals a metal-semiconductor transition, that the experimental data fits the tridimensional Mott’s Law and that the electron hopping is in the order of the
nanoparticles size. Thus, it is proposed that the charge transport mechanism obey the Mott’s Law, which occurs through the nanocrystals surfaces, i.e., the electron hooping occurs at preferential facets where there is Sb segregation. / Este trabalho demonstra um estudo das propriedades de transporte de carga elétrica em filmes ultrafinos de dióxido de estanho dopado com antimônio (ATO) preparados por dois métodos diferentes: pelo processo de deposição coloidal (CDP) e pela deposição por descarga pulsada de elétrons (PED). As análises da estrutura dos filmes e o comportamento da resistividade elétrica em função da temperatura foram utilizadas visando a determinação dos seus mecanismos de transporte de carga e a elaboração de um modelo para tal mecanismo. Desta forma, as amostras foram estudadas por difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de transmissão em alta resolução (HRTEM), microscopia eletrônica de varredura (FEG-SEM), microscopia de força atômica (AFM), análise termogravimétrica (TGA), elipsometria, medidas de resistividade
elétrica que foram feitas utilizando-se o método da sonda quatro pontas entre 20 a 300K e medidas de efeito Hall que foram feitas a temperatura ambiente. Acerca do CDP, a DRX e a HRTEM revelaram nanopartículas altamente cristalinas com estrutura da fase cassiterita do SnO2 e que o tamanho médio dos cristais é de 6,5x4,4 nm. As imagens de FEG-SEM e AFM mostram a deposição de filmes sem trincas, com espessura constante e baixa rugosidade. Ademais, a caracterização elétrica sugere que os dados experimentais se ajustam à Lei de Mott bidimensional e que o tunelamento dos elétrons é da
ordem do tamanho dos nanocristais que formam os filmes. Para o PED, a DRX mostra que as amostras apresentam apenas a estrutura da fase cassiterita e crescimento preferencial na direção [110], as imagens de FEG-SEM e AFM mostram que a deposição ocorreu de forma homogenia e que a espessura dos filmes é constante ao longo da sua seção transversal, com baixa rugosidade. Além disso, a caracterização elétrica destas amostras revelam uma transição metal-semicondutor e que os mesmos se ajustam a Lei de Mott tridimensional, sendo que o tunelamento dos elétrons é da ordem do tamanho dos nanocristais que formam os filmes. Por fim, propõe-se que mecanismo de condução de carga obedeça à Lei de Mott, sendo esse ocorrendo preferencialmente através da superfície das nanopartículas, ou seja, que o tunelamento dos elétrons
ocorrem entre superfícies preferenciais, naquelas onde há segregação de Sb.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/7296 |
| Date | 14 December 2015 |
| Creators | Conti, Tiago de Goes |
| Contributors | Leite, Edson Roberto, Chiquito, Adenilson José |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Câmpus São Carlos, Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, UFSCar |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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