Desenvolvimento de filmes finos de Óxido de Índio-Estanho para aplicação em dispositivos orgânicos eletroluminescentes

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Rios, Leisa Brand
• Orientador(a): Legnani, Cristiano
• Banca de defesa: Graeff, Carlos Frederico de Oliveira , Quirino, Welber Gianini
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-graduação em Física
• Departamento: ICE – Instituto de Ciências Exatas
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Filmes finos; ITO; Pulverização catódica; Nanotecnologia; Dispositivos orgânicos transparentes emissores de luz (TOLEDs); Thin films; Sputtering; Nanotechnology; Transparent organic light emitting diodes
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADA
• Link de acesso: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/7937

Neste trabalho, filmes finos de Óxido de Índio-Estanho (ITO) foram crescidos sobre substratos de vidro e de quartzo, pela técnica de deposição por pulverização catódica com radiofrequência assistida por um campo magnético constante do inglês “RF Magnetron Sputtering” à temperatura ambiente. O objetivo do trabalho foi estudar a influência dos parâmetros de deposição nas propriedades elétricas, ópticas e estruturais desses filmes. Caracterizações elétricas, ópticas e estruturais foram realizadas, respectivamente, por medidas de Efeito Hall, absorção óptica no UV-VIS e difração de Raios-X. Observou-se que os parâmetros de deposição - potência de pulverização e pressão de trabalho - têm forte influência sobre as propriedades elétricas e estruturais dos filmes finos ITO, mas a transmitância óptica na região visível (400 ˂ λ ˂ 700) nm sempre esteve acima de 80% para todos os filmes a 550 nm. Por meio das medidas de difração de Raios-X verificamos que os filmes apresentaram pequena orientação na direção [111] e a cristalinidade dos filmes aumentou com o acréscimo da potência de pulverização. A otimização dos parâmetros de crescimento reduziu a resistividade elétrica dos filmes, principalmente devido ao aumento da concentração e da mobilidade dos portadores de carga. Os melhores filmes finos foram obtidos com a potência de pulverização de 140 W, pressão de trabalho de 0,08 mbar e fluxo de argônio de 300 sccm, com baixa resistividade elétrica, e mobilidade e concentração de portadores elevadas de, respectivamente, 8,81 x 10⁻⁴ Ωcm, 9,98 cm²/Vs e 6,30 x 10²⁰ cm⁻³, aliados a uma alta transmitância óptica de 97,7% em 550nm e gap óptico de 3,78 eV. O filme otimizado foi utilizado como cátodo em um diodo emissor de luz orgânico (OLEDs) que apresentou uma eficiência satisfatória quando comparado a um dispositivo similar feito com ITO comercial. O próximo passo foi produzir um diodo emissor de luz orgânico transparente (TOLED), que emite luz para ambos os lados usando filmes transparentes de ITO para ânodo e cátodo. Para isso, as películas de ITO foram depositadas sobre camadas orgânicas, que são sensíveis a potências de pulverização elevadas. Assim, uma nova série de deposições com diferentes pressões de trabalho foram realizadas mantendo-se a potência fixa em 40 W. O melhor filme com esta potência menor foi obtido com pressão de trabalho de 0,08 mbar e fluxo de argônio de 300 sccm. Estes filmes apresentaram, como resistividade elétrica, mobilidade e concentração de portadores, 3,99 x 10⁻³ Ωcm, 2,07 cm²/Vs e 7,55 x 10²⁰ cm⁻³, respectivamente. Eles também mostraram uma transmitância acima de 92% para 400 < λ < 700 nm e gap óptico de 3,50 eV. Através das medidas de XRD, verificamos que todos os filmes depositados com baixa potência de pulverização apresentaram uma banda amorfa com picos de difração referentes a direção [111] com baixa intensidade, indicando que as películas são praticamente amorfas. Finalmente, serão apresentados os resultados da caracterização de TOLEDs, utilizando os filmes de ITO otimizados fabricados com uma potência de 40 W.