Modelagem, formação e caracterização de filmes finos de óxido de gálio (Ga2O3)

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Fidelis, Daniel Gonçalves
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Bandgap; Densidade de estados; Density of states; DFT; Filmes finos; Ga2O3; Largura de banda; Thin films
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-10112025-141342/

Este estudo foca na síntese e caracterização de filmes finos de óxido de gálio, crescidos via Deposição Assistida por Feixe de Íons (IBAD). Os filmes foram analisados usando Difração de Raios X (XRD), Espectrometria de Retroespalhamento de Rutherford (RBS), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e espectroscopia de reflectância UV-VIS-NIR. O XRD confirmou as fases cristalinas presentes em cada amostra, enquanto o RBS forneceu a espessura aproximada dos filmes, assim como a confirmação estequiométrica (composição do filme durante a deposição). O MEV caracterizou a morfologia da superfície, mostrando uma superfície de baixíssima rugosidade, com um tamanho médio de grão de 71(11) nm. As medições de reflectância óptica foram utilizadas para encontrar os valores de bandgap de cada amostra pelo método de Tauc, suportado pela transformação de Kubelka-Munk. Complementarmente, o arquivo CIF do material foi empregado para simulações de primeiros princípios no WIEN2k, gerando diagramas de estrutura de bandas eletrônicas e Densidade de Estados (DOS). Os resultados teóricos identificaram uma largura de banda indireta no ponto L, consistente com os achados experimentais. Os valores da largura de banda são 4,58 eV no ponto e 4,51 eV no ponto L. Notavelmente, os valores experimentais e simulados da largura de banda exibiram uma concordância próxima, validando a metodologia. A caracterização bem-sucedida dos filmes finos de Ga2O3, incluindo a identificação das fases cristalinas nas amostras e sua correlação entre dados experimentais e teóricos, demonstra a eficácia da combinação de técnicas avançadas de deposição, caracterização multimodal e modelagem computacional para estudos aprofundados de materiais existentes, assim como a investigação de novos materiais.