MORFOLOGIA DE FILMES FINOS NANOESTRUTURADOS DE ZNO PRODUZIDOS PELO MÉTODO SILAR
A utilização do ZnO no campo da nanotecnologia é ampla devido a características físicas únicas tais como, banda proibida (~3,37 eV), energia de ligação de éxciton de 60 MeV, atóxico e de baixo custo. A estrutura cristalina hexagonal permite obter uma ampla diversidade de morfologias e isto permite sua utilização em: lasers de UV, cristais piezoeléctricos, sensores químicos, sensores de gás, diodos emissores de luz, foto detectores e células solares. Uma das possíveis morfologia do filme fino de ZnO é um arranjo unidimensional submicrométrico de bastões, nanobastões e nanofios, o qual tem atraído muito interesse devido a alta área superficial e a alta proporção de aspecto, que são nanopartículas com um comprimento muitas vezes maior do que sua largura. Neste trabalho foi estudada a influência dos parâmetros do método de adsorção de camada iônica e reação sucessivas (SILAR) na obtenção de filmes de ZnO nanoestruturados sobre substrato de vidro recoberto com óxido de estanho dopado com flúor (SnO2:F). Na temperatura de 90°C ocorreu a formação de ZnO e o aumento de nanoestruturas formadas. A quantidade de ciclos e responsável pela densidade superficial, o crescimento acelera-se após se atingir a densidade superficial critica. O tempo de permanência no banho de nucleação não tem influência significativa, já no banho de crescimento com o aumento do tempo ocorreu coalescimento das nanoestruturas. O uso do cloreto de zinco como precursor no banho de nucleação apresentou crescimento mais lento para concentrações molares baixas, o aumento da concentração molar resultou em filmes porosos. Os resultados obtidos neste estudo mostraram que alterações simples nas variáveis do processo SILAR para obtenção de ZnO permitiram desde a obtenção de nanoestruturas individuais a filmes compactos ou porosos.
MORFOLOGIA DE FILMES FINOS NANOESTRUTURADOS DE ZNO PRODUZIDOS PELO MÉTODO SILAR
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DOI: 10.37572/EdArt_30062136116
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Palavras-chave: óxido de zinco, SILAR, nanoestruturas, filme finos, DSSC
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Keywords: zinc oxide, SILAR, nanostructure, thin film.
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Abstract:
The utilization of ZnO in the nanotechnology is widely spread due its superior properties, such as wide direct band gap (~3.37 eV), high exciton binding energy of 60meV, non-toxicity and low cost. The hexagonal crystalline structure allows obtaining a large diversity morphology and this allows its utilization in: UV lasers, piezoelectric crystal, chemical sensor, gas sensor, light emitting diode, photo detectors, and solar cells. One such morphology of ZnO thin film is the one-dimensional (1D) sub-micron rods or nanorods and nanowires which has attracted interest due to a large surface area and high aspect ratio. In the solar area the ZnO has been utilized in the electrode for dye-sensitized solar cell. In this study, ZnO nanostructured thin films were prepared by successive ionic layer adsorption and reaction (SILAR) method, on SnO2:F coated glass substrate. In this procedure, the substrate is immersed in successive aqueous baths containing zinc nitrate or zinc chloride/HMT and zinc acetate. The pH solution was adjusted by addiction of ammonium hydroxide. ZnO is formed at temperature of 90 °C and large nucleus on the substrate. The time in the nucleation bath has no significant influence, whereas in the growth bath with the increase in time, the nanostructures coalesced. The use of zinc chloride as a precursor in the nucleation bath showed a slower growth at low molar concentrations, the increase in the molar concentration resulted in porous films. The results obtained in this study showed that simple changes in the SILAR process variables to obtain ZnO allowed from obtaining individual nanostructures to compact or porous films.
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Número de páginas: 20
- Marilene Morelli Serna
- Eguiberto Galego
- Lalgudi Ventakararaman Ramanathan
- Rubens Nunes de Faria Junior