Influência da acidez da suspensão coloidal para a geração de defeitos pontuais e emissão no infra vermelho em SnO2 dopado com Er

Abstract

Dióxido de estanho (snO2) é um semicondutor óxido do tipo-n, que é transparente na região do ultravioleta/visível. Possui muitas aplicações como, por exemplo, eletrodos transparente, sensores de gás, coletores e dispositivos optoeletrônicos. Quando dopado com íons terras-raras, SnO2 pode ser utilizado na confecção de dispositivos para comunicação óptica, principalmente na forma de filmes finos. A modificação do pH da suspensão coliodal, a partir do pH neutro, mostrou-se um artifício eficaz no controle das propriedades ópticas, elétricas e estruturais das amostras obtidas sem a necessidade da utilização de compostos orgânicos para a estabilização do sistema coloidal e controle do tamanho da partícula. O pH ácido favorece a formação de ligações cruzadas (Sn-O-Sn) entre as partículas, com geração de aglomerados maiores observados nas medidas de MEV/FEG e maior concentração de defeitos superficiais identificados pelos modos de vibração S1 e S2 do espectro Raman. O pH ácido também reduz a resistividade, a energia de ativação e a energia de captura dos filmes obtidos. O espectro de emissão para uma pastilha dopada com 2% de érbio, obtida com pH4, apresentou leve alteração das componentes dos níveis Stark referente aos íons Er3+ localizados na superfície desorganizada do grão. O processamento de filmes por litrografia positiva (lift-off) beneficiou a estabilidade elétrica e a reprodutividade de dados em medidas elétricas, facilitando a interferência dos resultados. Para medidas decaimento da condutividade foto-excitada com um LED de InGan (450 nm), foi possível observar valores positivo e negativo para a quantidade (Ecap-), indicando regiões distintas de temperatura com domínio da captura de elétrons por defeitos ou da mobilidade eletrônica

Tin dioxide (SnO2) is an n-type semiconductor, which is transparent in the ultraviolet/visible range. It has many applications, such as transparent electrodes, gas sensors, solar collectors and optoelectronic devices. When doped with rare-earth ions, SnO2 may be used for building optical communication devices, mainly in the form of thin films. Modification of pH of colloidad supension from neutral pH has shown an efficient tool on the control of optical, electrical and structural properties, which can be obtained without requirement of using organic compounds for stabilization of colloidal system and particle size control. Acid pH favors the formation of cross-linked bonds (Sn-O-Sn) between particles, with gernation of larger agglomerates, as observed in the SEM/FEG images and higher concentration of surface defects as identified by the vibration modes S1 and S2 of the Raman spectra. The acid pH also reduces the resitivity, the activation energy of the deeper energy level and the capture energy of obtained films. The emission spectra for a 2%Re3+- doped pellet, obtained with pH4, presents a slight variation of the Stark levels related to Er3+ ion located at the disorganized grain surface. Film processing by lift-off photolighography has led to electrical stability and data reproducibility in electrical measurements, helping the results interpretation. For measurements of decay of conductivity photo-induced by an InGaN LED (450nm), it was possible to observe positivo as well a negative values for the quantity (Ecap-), indicating distinct regions of temperature, either dominated by the electron capture by defects or by electronic mobility