Dissertação
Estudo da fotoluminescência do óxido de zinco na forma de pó, filme e pastilha
Registro en:
BORSATO, Andressa Favero. Estudo da fotoluminescência do óxido de zinco na forma de pó, filme e pastilha. 2019. Dissertação ( Mestrado em Engenharia e Ciências de Materiais) - Universidade Estadual de Ponta Grossa, Ponta Grossa, 2019.
Autor
Borsato, Andressa Favero
Institución
Resumen
Materials of technological interest are being increasingly targeted, mainly by
its use in optoelectronic devices. One of these materials is zinc oxide (ZnO) due to the
direct band gap around 3.3 eV and its excitation energy of 60 meV at room
temperature. In the present study, three different types of ZnO sample were prepared
in the powder, bulk and film shapes. The influence of the pressure-assisted thermal
treatment on the different test specimens was evaluated. All the samples were
synthesized using the Pechini method and, for the film samples, was used the spin
coating technique of for film deposition. Through the TG / DTA analysis it was
determined that the ideal temperature for sintering of the materials. By the technique
of X-ray diffraction it was possible to observe the presence of ZnO phase. The fieldscanning electron microscopy technique (SEM-FEG) allowed the visualization of the
morphologies of the samples, which were presented in nanometric scale in the powder
and film forms and in the micrometric scale for the bulk. The pressure treatment caused
changes in the morphology in the bulk and film samples. The Raman spectroscopy
technique was used to evaluate the chemical composition of the samples, it was
possible to check that the pressure increases the crystallinity of the materials. The
optical properties were studied by the spectroscopy technique in the UV-visible region
and by photoluminescence (PL) spectroscopy. The band gap of the samples was
calculated by the Kubelka-Munk method using UV-vis, where differences in the
samples with and without the pressure treatment were related. By the technique of PL,
the samples of powder and bulk presented two characteristic peaks, one less intense
in the region of the ultraviolet and another in the visible region; however in the film
samples were detected a third peak in the visible region. For all samples, it was found
that the pressure treatment caused an increase of intensity and an enlargement in the
peaks. Materiais de interesse tecnológico estão sendo cada vez mais visados,
principalmente pelo uso em dispositivos opto eletrônicos. Um desses materiais é o
óxido de zinco (ZnO), devido ao seu band gap direto em torno de 3,3 eV e sua energia
de ligação éxciton de 60 meV a temperatura ambiente. Apesar de ter sido amplamente
estudado, ainda não se sabe como o tipo de amostra do óxido impacta em suas
propriedades fotoluminescentes. No presente estudou, preparou-se três tipos
diferentes de amostra de ZnO, nas formas de pó, pastilha e filme. Avaliou-se a
influência do tratamento térmico assistido por pressão nos diferentes corpos de prova.
Todas as amostras foram sintetizadas através do método Pechini e, para as amostras
na forma de filme, foi utilizada a técnica de deposição spin coating. Utilizando a análise
de TG/DTA determinou-se a melhor temperatura de queima para sinterização dos
materiais. Pela técnica de difração de raios X observa-se a presença somente da fase
ZnO. A técnica de microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo (MEVFEG) possibilitou a visualização das morfologias das amostras, que se apresentaram
em escala nanométrica nas formas de pó e filme e, na escala micrométrica para as
pastilhas. O tratamento de pressão fez com que a morfologia nas amostras de pastilha
e filme fosse modificada. A técnica de espectroscopia Raman foi utilizada para avaliar
a composição química das amostras, onde foi possível verificar que a pressão faz com
que aumente a cristalinidade dos materiais. As propriedades óticas foram estudas pela
técnica de espectroscopia na região do UV-visível e pela espectroscopia de
fotoluminescência (PL). Através do UV-vis calculou-se o band gap das amostras pelo
método Kubelka–Munk, onde se contatou diferenças nas amostras com e sem o
tratamento de pressão. Pela técnica de PL, as amostras de pó e pastilha
apresentaram dois picos característicos, um menos intenso na região do ultravioleta
e outro na região do visível; por outro lado as amostras na forma de filme mostraram
um terceiro pico na região do visível. Para todas as amostras, constatou-se que o
tratamento de pressão causou um aumento na intensidade dos picos e também um
alargamento do mesmo. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior