Síntese, caracterização estrutural e óptica de filmes de CeO2 obtidos por pirólise de sais de cério

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2014
Autor(a) principal: Silva, Thiago Gomes da
Orientador(a): Machado, Kleber Daum, 1973-
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Física
Filmes finos
Oxidos de cerio
Semicondutores
Link de acesso: https://hdl.handle.net/1884/35954
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Kleber Daum Machado
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spelling Universidade Federal do Paraná. Setor de Ciências Exatas. Programa de Pós-Graduação em FísicaMachado, Kleber Daum, 1973-Silva, Thiago Gomes da2025-01-23T21:01:37Z2025-01-23T21:01:37Z2014https://hdl.handle.net/1884/35954Orientador: Prof. Dr. Kleber Daum MachadoTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Física. Defesa: Curitiba, 28/02/2014Inclui referênciasResumo: O estudo de materiais da família dos lantanídeos vem crescendo significativamente nos últimos anos. Isto se deve a grande quantidade de propriedades intrínsecas que estes materiais possuem e que somente hoje, com uma tecnologia mais avançada e capacidade de processamento, tem se tornado possível a compreensão e aplicação destes materiais. Os elementos conhecidos como terras rara estão ganhando este destaque, pois são vistos como sucessores naturais de se­micondutores convencionais em dispositivos eletrônicos, opto-eletrônicos, de armazenamento de dados. Alem disso, sua configuração eletrônica, a qual possui camadas com subníveis d e f pre­enchidas, faz destes fontes de novas possibilidades de estudos tanto nos ramos da física, quanto da química e biologia. Neste trabalho, apresentamos tecnicas simples de producao de filmes de oxido de cério utilizando como precursores os sais de cério: acetato de cério e cloreto de cério. Além da produção dos filmes, algumas propriedades ópticas e estruturais serão apresentadas por meio do uso das tecnicas de fotoluminescencia, catodoluminescência, espalhamento Raman, difração de raios X, para os vários tipos de filmes gerados. Também faremos uma breve analise dos sais de cério, por estudar sua reação pirolítica, e para o caso do acetato de cério, catalogar os modos vibracionais ativos nos espectros Raman e de infravermelho. Como resultados princi­pais determinamos 600 °C para ser uma temperatura otimizada para a produção de filmes de oxido de cério a partir de cloreto de cério, enquanto que temperaturas maiores que 750 °C são necessários para a produção de filmes de oxido de cério usando acetato de cério como reagente precursor. Os tamanhos de cristalito foram da ordem de 20 nm para filmes obtidos por spray pyrolysis e por drop casting, enquanto que para filmes feitos por precipitação por saturaçao estes valores chegam a 100 nm, utilizando uma mesma temperatura de produção de filmes. Das propriedades opticas do oxido de cério, determinamos a energia de banda proibida para filmes crescidos por spray pyrolysis para ser da ordem de 3 eV, com banda de DAP da ordem de 2,85 eV e para a banda de defeitos na ordem de 2,53 eV. Medidas de fotoluminescencia em funçcãao da temperatura mostraram a evolução e o desaparecimento de determinados picos de luminescência. Para 20 K, filmes crescidos por precipitação de CeO2 apresentaram um unico pico de emissãao luminosa, enquanto filmes por drop casting apresentaram dois picos para a mesma temperatura de aquisicao da luminescencia. Por utilizar diversas técnicas de fabricação, conseguimos diferentes espessuras de filmes e tambem a continuidade dos filmes na superfície do substrato foram modificadas. Como conclusão, estes filmes por spray pyrolysis, drop casting e por precipitacao por saturacao tem qualidades estruturais e ípticas suficientes para aplicacao em dispositivos, bem como no estudo de ciencia de materiais.Abstract: Studies involving lanthanide materials have been widely increased in recent years. This is related to the large spectrum of intrinsic properties that this kind of material have and only nowadays, with the improvement of technological setups and velocity of processors, it has been possible the understanding and application of them. Great attention has been given to rare earth materials, because they are promissing materials to substitute conventional semiconductors in eletronic devices, opto-electronics, data storage. Furthermore, their electronic configuration, which possess orbitals with sublevels d and f filled or partially filled, make them source of new possibility to studies in physics, chemistry and biology sciences. In this work we present simple techniques to produce cerium oxide filmes using as precursor reagent cerium salts: cerium acetate and cerium chloride. After the production of the films, it is showed some optical and structural properties of each one, highlighting different characteristics according to the deposition technique. For this, photoluminescence/cathodoluminescence, Raman spectroscopy and X ray diffraction analyses were performed. Also, we studied the precursors salts, in order to found optimized pyrolysis temperature for both of them, an in the case of cerium acetate, obtain the vibrational modes from Raman and Infrared spectra. As main results, we determinate 600 ?C to be the optimized temperature for the production of cerium oxide films from cerium chloride, whereas for cerium acetate, the temperature must be greater than 750 ?C. Cristallite size for the films were about 20 nm for spray pyrolysis and for drop casting deposition techniques, whereas for precipitated CeO2 films, it was around 100 nm, for the same thermal treatment. Cathodoluminescence spectra of the films growth by spray pyrolysis present a energy band gap around 3 eV, with DAP(donnor-acceptor pair) band at 2.85 eV and another band at 2.53 eV related to intrinsical defects. Photoluminescence at low temperatures were obtained for the other films, presenting different luminescence emissions energies as function of temperature. For 20 K, precipitated CeO2 films showed only one emission band, whereas for drop casting deposited films, it is observed two emission bands at 20 K. By use different deposition techiques, different morphologies and thickness were obtained and it is presented some possible applications for each of them. As conclusion, spray pyrolysis films, drop casting deposited films and by precipitation have enough structural and optical qualities to be used in materials science and for basic research in cerium oxide intrinsic properties.100f. : il. algumas color., grafs., tabs.application/pdfDisponível em formato digitalFísicaFilmes finosOxidos de cerioSemicondutoresSíntese, caracterização estrutural e óptica de filmes de CeO2 obtidos por pirólise de sais de cérioinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - T - THIAGO GOMES DA SILVA.pdfapplication/pdf4860745https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/35954/1/R%20-%20T%20-%20THIAGO%20GOMES%20DA%20SILVA.pdfe003971e31afa7fb38646a9edadeb530MD51open accessTEXTR - T - THIAGO GOMES DA SILVA.pdf.txtExtracted Texttext/plain229904https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/35954/2/R%20-%20T%20-%20THIAGO%20GOMES%20DA%20SILVA.pdf.txt42f0fa0ec88d7a3105b29f8d4b0a04d4MD52open accessTHUMBNAILR - T - THIAGO GOMES DA SILVA.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1222https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/35954/3/R%20-%20T%20-%20THIAGO%20GOMES%20DA%20SILVA.pdf.jpgaffc3e1665640f6e65ffb298f725508cMD53open access1884/359542025-01-23 18:01:37.855open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/35954Repositório InstitucionalPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestinformacaodigital@ufpr.bropendoar:3082025-01-23T21:01:37Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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