PRODUÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE FILMES FINOS DE CU2O SOBRE SUBSTRATOS DE BAIXO CUSTO

  • Carliana Souza
  • Leonardo Santos Ribeiro
  • Andre Gundel
  • Wladimir Hernandez Flores
Rótulo Eletrodeposição, Óxido, cobre, Filmes, finos

Resumo

A procura por um material que seja sustentável, barato e eficiente para aplicações com o propósito de produzir energia é constante nos dias atuais. Filmes finos de óxido de cobre (Cu2O), preparados por eletrodeposição, cumprem os pré-requisitos de sustentabilidade e baixo custo, além disso, podem levar à fabricação de dispositivos altamente eficientes. Considerando esse contexto, o presente trabalho tem como objetivo a fabricação e caracterização de filmes finos de Cu2O por eletrodeposição. O substrato onde irá ocorrer a formação dos filmes durante o processo, é ouro (Au) obtido a partir de discos comerciais especiais (CDs) que possuem camada de Au(111) na sua estrutura. Essa superfície se denomina CDtrodo e possui custo reduzido, quando comparada a substratos convencionais. A técnica de eletrodeposição permite o controle de parâmetros importantes, relativos à microestrutura e crescimento dos filmes e também se destaca, dentre outras, por ser um método que possibilita larga produção em curto espaço de tempo e por apresentar custos menores se comparada com técnicas de deposição em vácuo. Para eletrodeposição dos filmes de Cu2O, empregou-se o método potenciostático com três eletrodos, compreendido por eletrodo de trabalho, eletrodo de referência e contraeletrodo, os quais junto a uma solução precursora constituem uma célula eletrolítica. Neste estudo se utilizou como eletrodo de trabalho o CDtrodo, como eletrodo de referência um fio de prata e como contraeletrodo um fio de platina. A solução foi preparada com 0,4M de sulfato de cobre (CuSO4), 3M de ácido lático (C3H6O3) e 50ml de água MilliQ e ajustada com pH 10, a partir da adição de hidróxido de sódio (NaOH). Com o uso de um potenciostato foram realizadas voltametrias cíclicas e depositados filmes com potenciais no intervalo de -0,28V a -0,20V e tempos de deposição de 150s e 300s. Durante o procedimento a solução foi mantida a temperatura de 60°C. A caracterização morfológica dos filmes produzidos foi efetuada por microscopia de força atômica (AFM), a caracterização estrutural por difração de raios-X (XRD) e a fotocorrente medida pela técnica fotoeletroquímica (PEC). As imagens por AFM revelaram estrutura de grãos com diâmetros da ordem de 200nm, alinhados ao longo de trilhas do CDtrodo, que possuem aproximadamente 1µm de largura. A partir dos espectros XRD se observou a formação de Cu2O, com orientação preferencial na direção (200), indicando que a densidade de átomos de oxigênio nesta direção é maior. Já no que diz respeito às medidas PEC, a fotocorrente apresentou importantes valores negativos, mostrando a presença de portadores de carga do tipo-p nos filmes. Desta maneira, após a produção e caracterização dos filmes propostos, conclui-se que os resultados foram satisfatórios e as camadas semicondutoras de Cu2O de tipo-p apresentam potencial de aplicação em tecnologias sustentáveis, como por exemplo, células solares, as quais são um dos objetivos futuros desta pesquisa.

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Publicado
2020-03-30
Como Citar
SOUZA, C.; SANTOS RIBEIRO, L.; GUNDEL, A.; HERNANDEZ FLORES, W. PRODUÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE FILMES FINOS DE CU2O SOBRE SUBSTRATOS DE BAIXO CUSTO. Anais do Salão Internacional de Ensino, Pesquisa e Extensão, v. 11, n. 2, 30 mar. 2020.