RELATÓRIO DE ESTÁGIO CURRICULAR III: Eletrodeposição de Filmes Finos de Cu 2 O Dopados com Bi

Transcrição

1 UFSC - UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA CURSO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS LFFS - LABORATÓRIO DE FILMES FINOS E SUPERFÍCIES RELATÓRIO DE ESTÁGIO CURRICULAR III: Eletrodeposição de Filmes Finos de Cu 2 O Dopados com Bi FLORIANÓPOLIS SC DEZEMBRO DE 2010

2 UFSC - UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA CURSO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS LFFS - LABORATÓRIO DE FILMES FINOS E SUPERFÍCIES RELATÓRIO DE ESTÁGIO CURRICULAR III PERÍODO: 13/09/10 A 17/12/10 ALUNO: CESAR AUGUSTO MARTINS MATRÍCULA: ORIENTADOR: ANDRÉ AVELINO PASA CO-ORIENTADOR: IURI STEFANI BRANDT CONCORDAMOS COM O CONTEÚDO DESTE RELATÓRIO: ANDRÉ AVELINO PASA FLORIANÓPOLIS - SC DEZEMBRO DE 2010

3 LFFS Laboratório de Filmes Finos e Superfícies. Campus Universitário, Bloco da Colina. Florianópolis, SC CEP: FONE: (48) FAX: (47)

4 AGRADECIMENTOS Agradeço ao meu orientador André Avelino Pasa por todo o apoio e confiança e por disponibilizar as dependências do laboratório de filmes finos e superfícies LFFS para o cumprimento deste estágio. Ao Iuri Stefani Brandt pela paciência e empenho em transmitir todo o seu conhecimento e estar sempre disponível e aberto às discussões. Aos doutorandos, mestrandos e demais colegas pela amizade e pelas boas conversas nos corredores do laboratório. Agradeço também à minha mãe e minhas irmãs por todo o afeto e dedicação. E por fim, à universidade e aos professores que se dedicam tanto para manter a qualidade da nossa formação.

5 SUMÁRIO 1 Introdução Atividades desenvolvidas Técnicas Experimentais Eletrodeposição Espectroscopia por Dispersão em Energia (EDS) Microscopia de Força Atômica (AFM) Difratometria de Raios X Espectroscopia Óptica Procedimentos Experimentais Solução Eletrolítica Célula Eletroquímica Resultados Voltamogramas Espectroscopia por Dispersão em Energia (EDS) Microscopia de Força Atômica (AFM) Difratometria de Raios X Espectroscopia Óptica Conclusão Referências Bibliográficas Anexo A Cronograma de estágio... 24

6 1 1 - Introdução O presente relatório detalha as atividades desenvolvidas durante o terceiro estágio curricular executado no laboratório de filmes finos e superfícies (LFFS) da universidade federal de Santa Catarina. O trabalho tem como objetivo obter filmes finos de óxido de cobre do tipo I (Cu 2 O) dopados com bismuto (Bi) na forma diluída e o estudo da influência desta dopagem em suas propriedades estruturais, morfológicas e ópticas. O óxido de cobre é um semicondutor do tipo p que possui um gap de energia de 2,1 ev. Devido principalmente a estas propriedades e por ser um material não tóxico e de baixo custo de fabricação, tem se verificado grande interesse na sua aplicação em dispositivos microeletrônicos. Porém, seu uso é prejudicado por apresentar uma alta resistividade, em torno de 10 7 Ω.cm. Em recente estudo desenvolvido pelo LFFS acerca do Cu 2 O dopado com cobalto, foi constatado comportamento ferromagnético a temperatura ambiente. Acredita-se ser possível a criação de dispositivos retificadores de corrente elétrica utilizando o spin dos elétrons através de materiais com tais propriedades, que então irão propiciar um grande avanço tecnológico principalmente em relação ao processamento de dados. Porém ainda é necessária uma diminuição da resistividade do óxido de cobre para que haja viabilidade no seu uso. Verificou-se em um estudo publicado por C. J. Lan et al. uma significativa redução da resistividade do óxido de zinco (ZnO) através da dopagem com átomos de Bi e efeito semelhante é esperado ao dopar Cu 2 O com Bi. Com este intuito o presente trabalho visa obter filmes finos de Cu 2 O dopados com Bi por meio de deposição eletroquímica e investigar suas propriedades a fim de, futuramente, utilizá-lo em dispositivos spintrônicos.

7 2 2 Atividades Desenvolvidas Para a obtenção dos filmes foi utilizada a técnica de eletrodeposição, na qual se faz uso de um eletrólito que contém as espécies químicas a serem reduzidas. Os filmes foram eletrodepositados sobre substratos metálico e semicondutor. A caracterização dos filmes foi conduzida a partir de diferentes técnicas, espectroscopia óptica foi utilizada para determinação do índice de refração e do gap do semicondutor, a estrutura cristalina foi obtida por difratometria de raios X e a morfologia dos filmes foi analisada fazendo uso de microscopia de força atômica (atomic force microscopy AFM). A estequiometria dos filmes foi obtida por medidas de espectroscopia de dispersão em energia (energy dispersive spectroscopy - EDS). Além da obtenção dos filmes dopados e da caracterização estrutural, morfológica e óptica do material, o projeto ainda prevê uma pesquisa sobre as características elétricas do material, porém esse estudo será feito na próxima etapa e não será relatado neste trabalho.

8 3 3 Técnicas Experimentais Eletrodeposição A eletrodeposição é um processo químico onde uma substância dissociada em uma solução eletrolítica é reduzida na superfície de um eletrodo através da passagem de uma corrente elétrica formando uma camada de material depositado. Esta técnica permite a fabricação de materiais a temperatura ambiente, com alto controle do seu crescimento e da sua qualidade superficial. Além disso, se caracteriza por permitir de forma simples e barata a manipulação das propriedades do material depositado através da variação do ph, da concentração das espécies no eletrólito e do potencial de deposição, entre outros fatores. Para a deposição dos filmes, foi utilizado um arranjo que consiste em um potenciostato ligado a uma célula eletroquímica composta por três eletrodos imersos em um eletrólito conforme ilustrado na figura a seguir. Figura 1: Esquema de montagem de uma célula eletroquímica.

9 4 O eletrólito é o meio que contém as espécies a serem depositadas. O eletrodo onde ocorrem as reações que nos interessam é chamado de eletrodo de trabalho (ET) e o eletrodo que fecha o circuito é chamado de contra-eletrodo (CE). Ainda é utilizado um terceiro eletrodo a fim de se vistoriar a tensão aplicada no ET; este, chamado de eletrodo de referência (ER) possui uma tensão interna constante que serve como referência para a tensão aplicada no ET e uma resistência interna alta o suficiente para evitar a passagem de corrente elétrica. O potenciostato é o equipamento que controla a tensão e faz a leitura da corrente que atravessa a célula eletroquímica, o modelo utilizado foi o 263A da marca EG&G. Com este aparelho é possível executar diversos tipos de técnicas de deposição como a galvanostática, onde uma corrente constante é aplicada ao sistema, a potenciostática, quando o que se deseja manter constante é o potencial aplicado, e a pulsada, onde pulsos de tensão são aplicados ao longo do tempo. Além disso, o potenciostato pode gerar voltamogramas, que são varreduras de potencial a uma taxa desejada a fim de evidenciar os picos de redução das espécies presentes no eletrólito. As deposições foram realizadas pelo método potenciostático, onde a diferença de potencial entre o ET e o ER é mantida constante. Diferentes valores deste potencial foram testados a fim de se obter principalmente filmes com a estequiometria desejada e com boa aderência ao substrato. 3.2 Espectroscopia por Dispersão em Energia (EDS) A espectroscopia por dispersão em energia (EDS) é uma técnica de caracterização que permite determinar quantitativamente as espécies presentes em um determinado material através dos raios X emitidos pela amostra quando esta interage com o feixe de elétrons de um microscópio eletrônico, o equipamento utilizado nesta pesquisa foi o microscópio eletrônico de varredura (JEOL JSM 6390LV) que se encontra no

10 5 laboratório central de microscopia eletrônica da UFSC (LCME). Fazendo-se uso de um detector acoplado a este microscópio eletrônico, foi possível determinar a energia característica e a intensidade dos raios X emitido. Conhecendo-se a energia e a intensidade dos picos, é possível acusar quais espécies estão presentes no material e conhecer o balanço estequiométrico do material em estudo. 3.3 Microscopia de Força Atômica (AFM) A microscopia de força atômica (atomic force microscopy AFM) utiliza uma ponta para varrer a superfície a ser investigada e através da interação entre os átomos da amostra e os da ponta, obtém informações topográficas deste material. Quando a ponta encontra-se distante da amostra, forças atrativas devido principalmente à interações de Van der Walls atuam. Se a ponta estiver muito próxima da amostra, forças repulsivas atuarão devido à interação dos elétrons em suas órbitas. Figura 2 Gráfico ilustrando as forças atuantes em função da distância entre a ponta de varredura e a amostra.

11 6 O sinal obtido é devido às diferenças de alturas existentes na superfície da amostra e a imagem vista não é uma fotografia como a de um microscópio eletrônico, mas sim uma representação da superfície caracterizada por pontos claros para regiões mais altas e pontos escuros para regiões mais baixas; o que permite o cálculo da rugosidade média quadrática da superfície. Conhecer a rugosidade dos filmes eletrodepositados é importante, pois a qualidade superficial do material é um fator que pesa quando se deseja criar dispositivos eletrônicos. Em tais dispositivos os fenômenos que interessam ocorrem na interface entre dois materiais, como é o caso da barreira Schottky entre um metal e um semicondutor, o que justifica a importância desta caracterização. 2.4 Difratometria de Raios X A difração de raios X é uma técnica de caracterização não destrutiva capaz de fornecer informações estruturais como orientação cristalográfica e parâmetro de rede do material. O modelo do difratômetro de raios X que foi utilizado é o X PERT PRO da Panalytical. Para a geração dos raios X, elétrons são acelerados através de uma diferença de potencial contra um alvo metálico. Ao atingirem o alvo, estes elétrons conseguem interagir com os elétrons das camadas mais internas do metal arrancando-os de suas posições e formando íons. Como os íons são menos estáveis, elétrons de órbitas mais externas saltam para essas posições vagas emitindo assim um fóton de raio X característico. Os raios X possuem comprimentos de onda na ordem de grandeza das distâncias entre os átomos da rede cristalina, o que permite a difração dessas ondas e o surgimento de padrões de interferência.

12 7 Figura 3 Modelo de difração de raios X em planos cristalográficos. O difratômetro é capaz de incidir o feixe de raios X a um ângulo desejado sobre o plano da amostra e medir o sinal difratado, desta maneira é possível conhecer os ângulos (θ) nos quais a lei de Bragg (eq. 1) é obedecida e calcular a distância (d) entre os planos atômicos. Onde: m = nº inteiro, e λ = comprimento de onda dos raios X. O parâmetro de rede (a) de uma célula cúbica pode ser calculado relacionando os índices de Müller (h,k,l) com a distância (d) entre planos atômicos da mesma família através da seguinte equação: Duas técnicas de difratometria de raios X foram utilizadas para a caracterização dos filmes finos. A primeira, chamada de Bragg-Brentano, varia igualmente o ângulo do emissor de raios X e do detector em relação à superfície da amostra, por isso essa técnica é também conhecida como θ-2θ. Através deste método, ficam evidenciados os planos cristalográficos

13 8 paralelos à superfície do material investigado, evidenciando desta forma, a direção de crescimento do filme. A segunda técnica mantém constante o ângulo de incidência do feixe de raios X, sendo que este atinge a amostra num ângulo rasante variando somente a posição do detector. O feixe rasante faz com que a área de incidência dos raios X seja maior, facilitando a detecção de possíveis partículas de segunda fase dispersas no material investigado. 2.5 Espectroscopia Óptica A espectroscopia óptica é uma técnica que permite calcular o índice de refração e o gap de energia de um semicondutor entre outras grandezas. O equipamento utilizado neste trabalho foi o modelo Lambda 750 com esfera integradora da marca Perkin-Elmer. O espectrofotômetro é um equipamento que emite luz em diversos comprimentos de ondas na faixa do ultravioleta e luz visível conforme desejado. Este feixe de luz é direcionado para a amostra através de espelhos e medidas dos sinais de reflectância são obtidos pelo seu detector. O feixe incide sobre a amostra com um ângulo (θ) de aproximadamente 8, por se tratar de um filme fino, surgem padrões de interferência dos feixes refletidos pela superfície do filme e do substrato, e isto possibilita obter o índice de refração para cada comprimento de onda onde se teve um máximo e um mínimo do padrão de interferência.

14 9 Figura 4 Representação da reflexão do feixe incidente sobre um filme fino. Através destas mesmas medidas de reflectância foi obtido o gap de energia (E g ) para o filme fino de Cu 2 O. Utilizamos para este fim o método de Tauc, que consiste basicamente em construir um gráfico de (αhv) 2 vs. 1 2 hv e extrapolar à zero a parte linear, seguindo a equação α hv= Ahv E ). ( g Onde α é o coeficiene de absorção, h é a constante de Planck, v a frequência da onda eletromagnética incidente e A uma constante que reflete a qualidade cristalográfica do material. Este gráfico é mostrado na figura 5 e o valor de E g encontrado é de 2,1 ev. Figura 5 Demonstração do método de Tauc para a obtenção do GAP de energia.

15 10 4 Procedimentos Experimentais 4.1 Solução Eletrolítica A solução utilizada neste trabalho consiste de 0,4 M de sulfato de cobre (CuSO 4 ), 3 M de ácido lático (C 3 H 6 O 3 ) e 0,015 M de nitrato de bismuto (Bi(NO 3 ) 3 ); para se obter o ph desejado, foi utilizada uma solução de NaOH 5 M e adicionada ao eletrólito até atingir os seguintes valores de ph; 5,35 (eletrólito I), 7,50 (eletrólito II) e 9,00 (eletrólito III). Valores de ph mais altos não foram possíveis de serem preparados pois o nitrato de bismuto não era capaz de se dissolver. A preparação começa com a dissolução de 19,9675 g de sulfato de cobre em 49,2 ml de ácido lático, com a ajuda de um agitador magnético a solução permanece em movimento durante 10 minutos. Enquanto isso é preparada uma solução de 5 M de hidróxido de sódio misturando-se 30,0000 g de NaOH em 150 ml de água destilada e deionizada. Após os 10 minutos, a solução de NaOH é acrescentada ao sulfato de cobre até completar 150 ml, permanecendo sob agitação por mais 1 hora. Após a agitação, é adicionado 1,4552 g de nitrato de bismuto. O ph da solução encontra-se por volta de 4, portanto é acrescentado NaOH suficiente para se atingir o ph desejado, para fazer a medida do ph foi utilizado um phmetro da marca Hanna, modelo HI Ao final é acrescentada água destilada e deionizada até a marca de 200 ml para que a concentração das espécies seja a desejada.

16 Célula Eletroquímica Como eletrodo de referência foi utilizado o de calomenano saturado (satured calomelan electrode - SCE), que tem um potencial de -0,24 V em relação ao eletrodo de hidrogênio (normal hidrogen electrode - NHE). Uma lâmina de platina foi empregada como contra-eletrodo, pois tal material mantém-se inerte na faixa de potencial aplicado durante o experimento. Por fim, o eletrodo de trabalho, vide figura 6, consiste em um substrato preso a uma haste de aço inoxidável, através desta haste é feito o contato elétrico com o potenciostato. Uma fita com uma abertura de 0,5 cm 2 delimita a área do substrato exposta ao eletrólito; a interface entre haste e substrato foi preenchida com uma liga de gálio-índio (GaIn) a fim de garantir o contato elétrico. Figura 6: Esquema de montagem do eletrodo de trabalho. Com o intuito de evidenciar as diferenças em relação a eletrodeposição sobre um metal e um semicondutor, dois tipos de substratos foram utilizados. Como substrato semicondutor foi escolhido o silício tipo n (100) com resistividade entre 6 e 9 Ω.cm (substrato I) e como substrato metálico (substrato II) foram utilizados filmes de ouro

17 12 com 50 nm de espessura evaporados sobre o mesmo tipo de silício usado anteriormente, para a evaporação do ouro foi utilizada uma evaporadora da marca Thermoionics modelo Tanto o silício usado para a eletrodeposição, quanto o usado para a evaporação, passaram por uma limpeza com água destilada e deionizada a fim de retirar impurezas macroscópicas e posteriormente foram mergulhados em uma solução de ácido fluorídrico (HF) a 5% para a remoção das impurezas microscópicas como o óxido de silício (SiO 2 ). A célula eletroquímica foi montada no interior de um banho térmico mantido a temperatura constante de 25 C.

18 13 5 Resultados 5.1 Voltamogramas Para verificar as propriedades dos eletrólitos foram obtidas curvas de voltametria cíclica, ou voltamogramas, onde o potencial aplicado entre ET e ER varia com velocidade de 10 mv/s e simultaneamente é registrada a corrente entre ET e CE. Nas figuras 7, 8 e 9 são apresentados os voltamogramas dos três tipos de eletrólitos. Para o substrato I (curvas pretas), nas voltametrias dos três eletrólitos, é possível notar dois picos acentuados de redução. O primeiro destes, em torno de -0,8 V vs SCE, atribuimos à formação de Bi metálico e o segundo, que ocorre em potenciais próximos de -1,0 V vs SCE, à redução dos íons Cu 1+ para Cu. Ainda para o substrato I a mudança de um eletrólito ácido para um alcalino não traz mudanças significativas para o valor máximo de corrente de redução dos íons Cu 1+, porém, o pico de redução do Bi metálico para o eletrólito III apresenta valores de correntes menores em comparação aos eletrólitos I e II. Isto implica que a redução de íons Bi é favorecida para menores valores de ph. Os voltamogramas realizados no substrato II diferem substancialmente dos obtidos no substrato I, indicando que a superfície do substrato altera a forma com que ocorrem as reações eletroquímicas. Picos de redução são encontrados também para potenciais menos negativos, a ampliação da região onde se encontram estes picos está inserida respectivamente na figura de cada eletrólito. Estes picos são atribuídos a formação de Bi 2 O 3 ou a Cu 2 O, e neste caso as correntes de redução apresentam maiores valores para o substrato II.

19 14 Figura 7 - Voltamograma do eletrólito I (ph = 5,35) sobre Si-n (curva preta) e Au (curva vermelha). Figura 8 - Voltamograma do eletrólito II (ph = 7,5) sobre Si-n (curva preta) e Au (curva vermelha).

20 15 Figura 9 - Voltamograma do eletrólito III (ph = 9,00) sobre Si-n (curva preta) e Au (curva vermelha). 5.2 Espectroscopia por Dispersão em Energia (EDS) Conforme mostrado nos voltamogramas anteriores, os mecanismos de eletrodeposição são dependentes do ph em que a solução se encontra. Foi notado que em potenciais próximos de -0,8V vs. SCE o eletrólito I favorece a deposição de Bi metálico, e o mesmo ocorre para potenciais de deposição mais altos, onde o que se obtém é Bi 2 O 3 dopado com Cu ao invés de Cu 2 O dopado com Bi. Através da técnica de EDS foi possível comprovar estas suposições. A tabela 1 apresenta os valores de potencial em que foi possível obter filmes de Bi 2 O 3 e Cu 2 O com boa aderência ao substrato e homogeneidade, as respectivas composições dos filmes obtidos por EDS também são mostradas.

21 16 Eletrólito I (substrato II) Eletrólito II (substrato II) Eletrólito III (substrato I) Potencial (V) -0,2 Composição 7,0% Cu Potencial (V) Composição 64,0% Cu Potencial (V) Composição 64,0% Cu 38,5% Bi -0,25 2,8% Bi -0,375 8,0% Bi 54,5% O 33,1% O 28,0% O 67,0% Cu ,4 6,0% Bi 27,0% O 71,0% Cu ,425 4,5% Bi 24,5% O Tabela 1 Balanço estequiométrico obtido por EDS dos filmes eletrodepositados. 8 7 Bi (%) ,375-0,400-0,425 Potencial (V vs. SCE) Figura 10 Percentual de bismuto no material em função do potencial de deposição para o eletrólito III. Através da eletrodeposição potenciostática foram obtidos filmes para diferentes potenciais de deposição, porém, para os eletrólitos I e II os filmes depositados sobre o substrato I não apresentaram boa aderência, tornando inviável a obtenção destes.

22 Microscopia de Força Atômica A seguir são apresentadas imagens obtidas por AFM (MS Molecular Imaging) para as amostras eletrodepositadas a partir do eletrólito III, e também um gráfico evidenciando a dependência da rugosidade com a espessura do filme e o potencial aplicado na eletrodeposição. 400nm 400nm 400nm 1304d105 Pot = -0,375 V RMS = 29 nm 1304d103 Pot = -0,400 V RMS = 16 nm 1304d104 Pot = -0,425 V RMS = 14 nm Figura 11 Imagens obtidas por AFM das superfícies dos filmes. Figura 12 Gráfico evidenciando a variação da rugosidade para diferentes espessuras de filmes depositados em diferentes potenciais através do eletrólito III.

23 18 O comportamento da rugosidade em função da espessura é semelhante para os três potenciais utilizados. Porém, as amostras obtidas a partir do potencial de -0,375 (V vs. SCE) apresentam valores de rugosidade mais elevados. 5.4 Difratometria de Raios X As figuras 13 e 14 mostram os espectros obtidos pela técnica Bragg-Brentano e por feixe rasante respectivamente, sendo que as amostras em ambos os casos foram eletrodepositadas a partir do eletrólito III sobre o substrato I. Figura 13 Espectro de difração de raios X obtidos por Bragg-Brentano.

24 19 Figura 14 Espectro de difração de raios X obtidos pela técnica de feixe rasante. O primeiro espectro evidencia os planos preferenciais de crescimento do filme; e o segundo, as fases presentes no material. Nenhuma evidencia de partículas de segunda fase relacionadas a átomos de bismuto foi encontrada, levando a crer que o bismuto encontra-se disperso na matriz de Cu 2 O; todos os picos encontrados nos espectros conferem com os picos característicos do óxido de cobre encontrados na literatura. Os espectros presentes na figura 13 mostram que os filmes não apresentam uma orientação de crescimento privilegiada, pois os picos referentes a Cu 2 O (111) e Cu 2 O (200) apresentam intensidades de mesma ordem. O fato de todos os espectros apresentados nas figuras 13 e 14 serem semelhantes leva a conclusão de que a alteração no potencial de deposição não altera substancialmente a estrutura cristalina dos filmes de Cu 2 O então eletrodepositados. Sendo possível alterar a concentração de Bi na rede cristalina do Cu 2 O sem alterar a estrutura dos filmes.

25 Espectroscopia Óptica Os valores do índice de refração (n) em função do comprimento de onda (λ) da radiação incidente sobre a amostra, obtidos por medidas de reflectância óptica são apresentados na figura 15. As amostras referentes às medidas foram obtidas a partir do eletrólito III eletrodepositadas sob três potenciais diferentes, a figura mostra também medidas feitas em amostras eletrodepositadas sem dopantes para dois potenciais distintos. Estas amostras sem dopantes foram obtidas através de um eletrólito semelhante ao eletrólito III, porém sem a adição de Bi(NO 3 ) 3. 3,4 com Bi: -0,375 V vs. SCE -0,400 V vs. SCE 3,2-0,425 V vs. SCE sem Bi: -0,375 V vs. SCE 3,0-0,425 V vs. SCE n 2,8 2,6 2, λ (nm) Figura 15 Valores do índice de refração das amostras depositadas sobre diferentes potenciais com e sem dopantes. Os valores encontrados para o índice de refração estão em boa concordância com dados da literatura referentes ao Cu 2 O, o que corrobora com os resultados obtidos por EDS. Na figura 15 podemos notar que o índice de refração decresce com o aumento do comprimento de onda, mas para valores superiores a aproximadamente 800 nm se mantém praticamente constante. A abrupta diminuição do índice de refração que ocorre entre 500 e 600 nm é devido à borda de absorção do Cu 2 O.

26 21 A seguir são mostrados os resultados obtidos dos valores de gap para os diferentes potenciais de deposição para amostras com e sem dopantes a fim de comparar os efeitos do Bi. Figura 16 Comparativo entre as energias de GAP dos óxidos eletrodepositados com e sem dopantes sob diferentes potenciais. Podemos notar que o gap aumenta para amostras obtidas através de maiores potenciais de deposição, assim como quando eletrodepositadas a partir de eletrólitos contendo Bi(NO 3 ) 3.

27 Conclusão Através do método de eletrodeposição potenciostática ficou comprovada a possibilidade de fabricação de óxido de cobre do tipo I dopado com bismuto. Sendo possível controlar a porcentagem do dopante através de uma pequena variação do potencial de deposição, sem que esta mudança no potencial altere a estrutura do óxido de cobre. Além disto, a variação do ph da solução eletrolítica possibilita a deposição óxido de bismuto dopado com cobre. Análises por microscopia de força atômica e espectroscopia óptica demonstraram que a rugosidade média quadrática, o índice de refração e o gap de energia do semicondutor destes filmes são dependentes do potencial de deposição aplicado. Portanto, este método permite obter filmes com níveis de dopagem desiguais e diferentes propriedades morfológicas e ópticas, porém, com propriedades estruturais semelhantes. Apesar de ainda desconhecermos se houve uma redução na resistividade dos filmes finos de Cu 2 O, já sabemos que a produção de Cu 2 O dopado com Bi é possível e que suas propriedades podem ser controladas pelos parâmetros de deposição. Nas próximas etapas do projeto as medidas elétricas serão feitas a fim de se comprovar a eficiência da dopagem com bismuto para a diminuição da resistividade, o que irá possibilitar a fabricação de dispositivos eletrônicos a partir de filmes de Cu 2 O. Posteriormente temos também como objetivo efetuar a co-dopagem de Bi com Co, tornando viável a aplicação deste material na spintrônica.

28 Bibliografia BARD, Allen; FAULKNER, Larry. Electrochemical Methods Fundamentals and Applications. 2.ed. United States: John Wiley & Sons, INC DELATORRE, Rafael G. Transistor de Base Metálica Tipo p Eletrodepositado. Florianópolis: UFSC, Tese (Doutorado em Física). BRANDT, Iuri S. Eletrodeposição de Filmes Finos de Cu 2 O Dopados com Co. Florianópolis: UFSC, Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica). X. Han, K. Han, and M. Taob, Electrochemical and Solid-State Letters, 12, H89, C. J. Lan, H. Y. Cheng, R. J. Chung, J. H. Li, K. F. Kao, and T. S. Chin, Journal of The Electrochemical Society, 154, D117, E. W. Bohannan, M. G. Shumsky, and J. A. Switzer, Chem. Mater. 11, 2289, T. Mahalingam, J. S. P. Chitra, S. Rajendran, and P. J. Sebastian, Semiconductor Science and Technology, 17, 565, 2002.

29 Anexo A Cronograma das Atividades 24