Desenvolvimento de filmes finos de dióxido de estanho depositados via spin-coating e caracterização das propriedades mecânicas e termo-ópticas

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2019
Autor(a) principal: Drabeski, Regiane Gordia
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Ponta Grossa
Brasil
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
UTFPR
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Tin
Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4509
Resumo: Semiconductor oxides are materials that have been gaining prominence in the current scenario due to their importance in solar panels, gas sensors, among others. The thin films of tin dioxide have great applicability due to their high transparency in the visible range, and for being an abundant material in Brazil. In the present work, solutions of tin dioxide were prepared by the polymeric precursors method (Pechini method) and in these was carried out a pressure-assisted thermal treatment after the film deposition on glass substrate by the spin coating technique. The samples were analyzed by scanning electron microscopy; Raman spectroscopy; photoacoustic spectroscopy; two-beam lag photoacoustic technique; and nanoindentation. Scanning electron microscopy allowed to verify the growth of the SnO2 layers in the substrate and to evaluate the pressure assisted thermal treatment (PATT) influence on the film thickness. Raman spectroscopy has shown that this treatment did not alter the molecules vibration modules. Photoacoustic spectroscopy showed a blueshift in the absorption band for tin dioxide, along with an increase of hydroxyl bands and an increase of the gap energy after PATT. A depth profile indicated a slow photoacoustic signal attenuation relative to tin dioxide up to 140 μm on the substrate for the 5-layersample and with PATT. The phase-resolved photoacoustic method showed a linear increase of the phase difference as function of the higher levels of the factors of the factorial planning, that is, deposition layer increase and pressure assisted thermal treatment. The average effective thermal diffusivity determined by the photoacoustic technique of the two beam lag was =a (0.017 ± 0.001) cm2/s and agree with the literature value for tin dioxide. The samples treated in PATT showed no change in mechanical properties. The statistical analysis pointed out that the five layers with PATT pretended optimal condition to produce a new material with film and substrate interaction and with increased optical properties.
id UTFPR-12_ccc6612e3ad4c72f345f9adefbf2fc62
oai_identifier_str oai:repositorio.utfpr.edu.br:1/4509
network_acronym_str UTFPR-12
network_name_str Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
repository_id_str
spelling Desenvolvimento de filmes finos de dióxido de estanho depositados via spin-coating e caracterização das propriedades mecânicas e termo-ópticasDevelopment of tin oxide thin films deposited via spin-coating and characterization of their mechanical and thermo-optical propertiesFilmes finosEstanhoDifusividade térmicaSemicondutores de óxido metálicoRevestimentosThin filmsTinThermal diffusivityMetal oxide semiconductorsCoatingsCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICAEngenharia/Tecnologia/GestãoSemiconductor oxides are materials that have been gaining prominence in the current scenario due to their importance in solar panels, gas sensors, among others. The thin films of tin dioxide have great applicability due to their high transparency in the visible range, and for being an abundant material in Brazil. In the present work, solutions of tin dioxide were prepared by the polymeric precursors method (Pechini method) and in these was carried out a pressure-assisted thermal treatment after the film deposition on glass substrate by the spin coating technique. The samples were analyzed by scanning electron microscopy; Raman spectroscopy; photoacoustic spectroscopy; two-beam lag photoacoustic technique; and nanoindentation. Scanning electron microscopy allowed to verify the growth of the SnO2 layers in the substrate and to evaluate the pressure assisted thermal treatment (PATT) influence on the film thickness. Raman spectroscopy has shown that this treatment did not alter the molecules vibration modules. Photoacoustic spectroscopy showed a blueshift in the absorption band for tin dioxide, along with an increase of hydroxyl bands and an increase of the gap energy after PATT. A depth profile indicated a slow photoacoustic signal attenuation relative to tin dioxide up to 140 μm on the substrate for the 5-layersample and with PATT. The phase-resolved photoacoustic method showed a linear increase of the phase difference as function of the higher levels of the factors of the factorial planning, that is, deposition layer increase and pressure assisted thermal treatment. The average effective thermal diffusivity determined by the photoacoustic technique of the two beam lag was =a (0.017 ± 0.001) cm2/s and agree with the literature value for tin dioxide. The samples treated in PATT showed no change in mechanical properties. The statistical analysis pointed out that the five layers with PATT pretended optimal condition to produce a new material with film and substrate interaction and with increased optical properties.Conselho Nacional do Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Os óxidos semicondutores são materiais que vêm ganhando bastante destaque no cenário atual devido a sua importância em painéis solares, sensores de gás, entre outros. Os filmes finos de dióxido de estanho têm grande aplicabilidade devida à sua alta transparência no visível, e também por ser um material abundante em nosso país. No presente trabalho foram preparadas amostras de dióxido de estanho pelo método dos precursores poliméricos (Método Pechini) e nestas realizou-se um tratamento térmico assistido por pressão após a deposição do filme em substrato de vidro pela técnica de spin coating. As amostras foram analisadas em: microscopia eletrônica de varredura; espectroscopia Raman; espectroscopia fotoacústica; técnica fotoacústica da defasagem de dois feixes; e nanoindentação. A microscopia eletrônica de varredura permitiu verificar o crescimento das camadas de SnO2 no substrato e avaliar a influência do tratamento térmico assistido por pressão (TTAP) na espessura do filme. A espectroscopia Raman demonstrou que este tratamento não alterou os modos de vibração das moléculas. A espectroscopia fotoacústica mostrou um blueshift na banda de absorção referente ao dióxido de estanho, um aumento de hidroxila e um aumento da energia de gap após o TTAP. Um perfil de profundidade indicou uma atenuação lenta de sinal fotoacústico relativo ao dióxido de estanho até 140 μm no substrato para a amostra preparada com cinco camadas e com TTAP. O método fotoacústico de separação espectral na fase mostrou um aumento linear da diferença de fase em função dos níveis superiores dos fatores do planejamento fatorial, ou seja, aumento de camada de deposição e tratamento térmico assistido por pressão. A difusividade térmica efetiva média determinada pela técnica fotoacústica da defasagem de dois feixes foi de =a (0,017±0,001) cm2/s,que está de acordo com o encontrado na literatura para o dióxido de estanho. As amostras tratadas em TTAP não apresentaram alteração nas propriedades mecânicas. Um estudo estatístico avaliou como ponto ótimo amostras depositadas em cinco camadas com TTAP para produzir um material novo com interação de filme e substrato e com propriedades óticas aumentadas.Universidade Tecnológica Federal do ParanáPonta GrossaBrasilPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUTFPRRosa, Daniele Toniolo Dias Ferreirahttps://orcid.org/0000-0003-0451-3340http://lattes.cnpq.br/0742184086991243Souza, Gelson Biscaia dehttps://orcid.org/0000-0003-2347-1609http://lattes.cnpq.br/5713328883437778Bento, Antonio Carloshttp://lattes.cnpq.br/7826232118891914Kubaski, Evaldo Toniolohttps://orcid.org/0000-0002-5238-8305http://lattes.cnpq.br/6173587951855813Souza, Gelson Biscaia dehttps://orcid.org/0000-0003-2347-1609http://lattes.cnpq.br/5713328883437778Rosa, Daniele Toniolo Dias Ferreirahttps://orcid.org/0000-0003-0451-3340http://lattes.cnpq.br/0742184086991243Drabeski, Regiane Gordia2019-10-23T14:10:50Z2019-10-23T14:10:50Z2019-08-12info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfDRABESKI, Regiane Gordia. Desenvolvimento de filmes finos de dióxido de estanho depositados via spin-coating e caracterização das propriedades mecânicas e termo-ópticas. 2019. 94 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2019.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4509porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPR2019-10-24T06:00:45Zoai:repositorio.utfpr.edu.br:1/4509Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestriut@utfpr.edu.br || sibi@utfpr.edu.bropendoar:2019-10-24T06:00:45Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false
dc.title.none.fl_str_mv Desenvolvimento de filmes finos de dióxido de estanho depositados via spin-coating e caracterização das propriedades mecânicas e termo-ópticas
Development of tin oxide thin films deposited via spin-coating and characterization of their mechanical and thermo-optical properties
title Desenvolvimento de filmes finos de dióxido de estanho depositados via spin-coating e caracterização das propriedades mecânicas e termo-ópticas
spellingShingle Desenvolvimento de filmes finos de dióxido de estanho depositados via spin-coating e caracterização das propriedades mecânicas e termo-ópticas
Drabeski, Regiane Gordia
Filmes finos
Estanho
Difusividade térmica
Semicondutores de óxido metálico
Revestimentos
Thin films
Tin
Thermal diffusivity
Metal oxide semiconductors
Coatings
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Engenharia/Tecnologia/Gestão
title_short Desenvolvimento de filmes finos de dióxido de estanho depositados via spin-coating e caracterização das propriedades mecânicas e termo-ópticas
title_full Desenvolvimento de filmes finos de dióxido de estanho depositados via spin-coating e caracterização das propriedades mecânicas e termo-ópticas
title_fullStr Desenvolvimento de filmes finos de dióxido de estanho depositados via spin-coating e caracterização das propriedades mecânicas e termo-ópticas
title_full_unstemmed Desenvolvimento de filmes finos de dióxido de estanho depositados via spin-coating e caracterização das propriedades mecânicas e termo-ópticas
title_sort Desenvolvimento de filmes finos de dióxido de estanho depositados via spin-coating e caracterização das propriedades mecânicas e termo-ópticas
author Drabeski, Regiane Gordia
author_facet Drabeski, Regiane Gordia
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Rosa, Daniele Toniolo Dias Ferreira
https://orcid.org/0000-0003-0451-3340
http://lattes.cnpq.br/0742184086991243
Souza, Gelson Biscaia de
https://orcid.org/0000-0003-2347-1609
http://lattes.cnpq.br/5713328883437778
Bento, Antonio Carlos
http://lattes.cnpq.br/7826232118891914
Kubaski, Evaldo Toniolo
https://orcid.org/0000-0002-5238-8305
http://lattes.cnpq.br/6173587951855813
Souza, Gelson Biscaia de
https://orcid.org/0000-0003-2347-1609
http://lattes.cnpq.br/5713328883437778
Rosa, Daniele Toniolo Dias Ferreira
https://orcid.org/0000-0003-0451-3340
http://lattes.cnpq.br/0742184086991243
dc.contributor.author.fl_str_mv Drabeski, Regiane Gordia
dc.subject.por.fl_str_mv Filmes finos
Estanho
Difusividade térmica
Semicondutores de óxido metálico
Revestimentos
Thin films
Tin
Thermal diffusivity
Metal oxide semiconductors
Coatings
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Engenharia/Tecnologia/Gestão
topic Filmes finos
Estanho
Difusividade térmica
Semicondutores de óxido metálico
Revestimentos
Thin films
Tin
Thermal diffusivity
Metal oxide semiconductors
Coatings
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Engenharia/Tecnologia/Gestão
description Semiconductor oxides are materials that have been gaining prominence in the current scenario due to their importance in solar panels, gas sensors, among others. The thin films of tin dioxide have great applicability due to their high transparency in the visible range, and for being an abundant material in Brazil. In the present work, solutions of tin dioxide were prepared by the polymeric precursors method (Pechini method) and in these was carried out a pressure-assisted thermal treatment after the film deposition on glass substrate by the spin coating technique. The samples were analyzed by scanning electron microscopy; Raman spectroscopy; photoacoustic spectroscopy; two-beam lag photoacoustic technique; and nanoindentation. Scanning electron microscopy allowed to verify the growth of the SnO2 layers in the substrate and to evaluate the pressure assisted thermal treatment (PATT) influence on the film thickness. Raman spectroscopy has shown that this treatment did not alter the molecules vibration modules. Photoacoustic spectroscopy showed a blueshift in the absorption band for tin dioxide, along with an increase of hydroxyl bands and an increase of the gap energy after PATT. A depth profile indicated a slow photoacoustic signal attenuation relative to tin dioxide up to 140 μm on the substrate for the 5-layersample and with PATT. The phase-resolved photoacoustic method showed a linear increase of the phase difference as function of the higher levels of the factors of the factorial planning, that is, deposition layer increase and pressure assisted thermal treatment. The average effective thermal diffusivity determined by the photoacoustic technique of the two beam lag was =a (0.017 ± 0.001) cm2/s and agree with the literature value for tin dioxide. The samples treated in PATT showed no change in mechanical properties. The statistical analysis pointed out that the five layers with PATT pretended optimal condition to produce a new material with film and substrate interaction and with increased optical properties.
publishDate 2019
dc.date.none.fl_str_mv 2019-10-23T14:10:50Z
2019-10-23T14:10:50Z
2019-08-12
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv DRABESKI, Regiane Gordia. Desenvolvimento de filmes finos de dióxido de estanho depositados via spin-coating e caracterização das propriedades mecânicas e termo-ópticas. 2019. 94 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2019.
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4509
identifier_str_mv DRABESKI, Regiane Gordia. Desenvolvimento de filmes finos de dióxido de estanho depositados via spin-coating e caracterização das propriedades mecânicas e termo-ópticas. 2019. 94 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2019.
url http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4509
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Ponta Grossa
Brasil
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
UTFPR
publisher.none.fl_str_mv Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Ponta Grossa
Brasil
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
UTFPR
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
instacron:UTFPR
instname_str Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
instacron_str UTFPR
institution UTFPR
reponame_str Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
collection Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
repository.mail.fl_str_mv riut@utfpr.edu.br || sibi@utfpr.edu.br
_version_ 1850498316979142656