Produção e caracterização de filmes finos de ZnO, intrínsecos e dopados com Al, para aplicação em eletrônica orgânica

• Ano de defesa: 2015
• Autor(a) principal: Silva, Hálice de Oliveira Xavier
• Orientador(a): Legnani, Cristiano
• Banca de defesa: Maciel, Indhira Oliveira , Roman, Lucimara Stolz
• 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; ZnO; AZO; Pulverização catódica; Tratamento térmico de filmes finos; Diodos orgânicos emissores de luz; Thin films; Sputtering; Heat treatment of thin films; Organic light emitting device
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/123456789/10156

Neste trabalho, filmes finos de Óxido de Zinco intrínsecos (ZnO) e dopados com Alumínio (AZO) foram crescidos em substratos de vidro pela técnica de Pulverização Catódica Assistida por um Campo Magnético Constante à temperatura ambiente, com o objetivo de estudar a influência dos parâmetros de deposição e do tratamento térmico nas propriedades elétricas, ópticas e estruturais desses filmes. Para isso foram utilizados dois alvos diferentes, um de Óxido de Zinco puro e outro de Óxido de Zinco dopado com 2% de Alumínio. Caracterizações elétricas, ópticas e estruturais foram feitas, respectivamente, por medidas de Efeito Hall, espectroscopia óptica e difração de Raios-X. Foi observada uma forte influência da potência de pulverização catódica, da pressão de trabalho e do fluxo de argônio nas propriedades elétricas e estruturais dos filmes finos, não sendo esses parâmetros tão influentes nas propriedades ópticas, pois todos apresentaram alta transmitância óptica na região do visível, maior que 85% em 550 nm. A variação desses parâmetros permitiu reduzir a resistividade elétrica dos filmes por conta, principalmente, do aumento da concentração de portadores nos filmes finos de ZnO e do aumento da mobilidade de portadores nos filmes finos de AZO. Todos os filmes finos apresentaram estrutura hexagonal do tipo wurtzita orientados preferencialmente no plano (002) ao longo do eixo-c perpendicular à superfície do substrato. A melhora nas propriedades elétricas e a oscilação na intensidade dos picos (002), dependem, principalmente, da energia dos átomos quando ejetados do alvo durante o processo de pulverização catódica. Os melhores filmes finos foram obtidos com a potência de pulverização de 180 W, pressão de trabalho de 0,08 mbar e fluxo de argônio de 350 sccm, com baixa resistividade elétrica, e mobilidade e concentração de portadores elevadas de, respectivamente, 2.07 x 10-4 Ωcm, 15.87 cm2/Vs e 1.95 x 1020 cm-3 para os filmes de ZnO e de 4.9 x 10-4 Ωcm, 5.9 cm2/Vs e 2.18 x 1021 cm-3 para os filmes finos de AZO. A diferença nas propriedades elétricas é devida à presença de íons de Al dopantes na matriz do ZnO. Com a otimização dos parâmetros de deposição, foram depositados filmes finos de ZnO e AZO que foram submetidos ao tratamento térmico, o que aumentou a resistividade elétrica dos filmes finos de ZnO e melhorou em apenas 5% a dos filmes finos de AZO. Por fim, apresentamos os resultados da caracterização de um Dispositivo Orgânico Emissor de Luz (OLED), utilizando um substrato de AZO otimizado.