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Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10362/5889

Title: Desenvolvimento de películas à base de ZnO, condutoras e resistivas para aplicação em electrónica transparente
Authors: Pimentel, Ana Cláudia Madeira Botas Gomes
Advisor: Fortunato, Elvira
Issue Date: 2006
Publisher: Faculdade de Ciências e Tecnologia
Abstract: Os óxidos condutores e transparentes (normalmente designados por TCO, do inglês Transparent Conductive Oxides) são materiais vastamente estudados, nos últimos anos. O crescente interesse por estes materiais está relacionado com o seu potencial uso em diferentes áreas da microelectrónica e da optoelectrónica. Têm sido largamente utilizados em dispositivos como células solares, TFTs (Thin Film Transistors), LCDs (Liquid Crystal Display), OLEDs (Organic Light Emitting Diode), sensores, entre outros. Os TCO são materiais óptimos, para serem utilizados nestas aplicações, por apresentarem uma elevada transmitância na região dos comprimentos de onda da região do visível e por apresentarem uma condutividade que pode variar desde valores idênticos à dos materiais isolantes, até valores idênticos a semicondutores degenerados. O óxido de zinco é um material que tem ganho grande atenção, quando utilizado como TCO, em comparação com outros, nomeadamente, ITO (óxido de índio dopado com estanho), FTO (óxido de estanho dopado com flúor), SnO2 (óxido de estanho), entre outros. É um semicondutor com uma elevada energia do hiato óptico, aproximadamente 3,2 eV, sendo possível o crescimento destes óxidos, com elevada qualidade, à temperatura ambiente. Por esta razão, é fácil a sua utilização em substratos poliméricos, tornando o ZnO um material muito estudado para aplicações em electrónica flexível. A sua elevada abundância na superfície terrestre, torna o seu uso mais económico que os restantes TCOs. Com a realização deste trabalho, estudámos as propriedades eléctricas, ópticas, estruturais e morfológicas de filmes finos de óxido de zinco intrínsecos e óxido de índio dopado com óxido de zinco (muito vulgarmente designado por IZO), produzidos pela técnica de pulverização catódica, para serem utilizados em electrónica transparente (nomeadamente em detectores de radiação ultra violeta e de ozono, e em TFTs – Thin Film Tranosistors). Este estudo consistiu na optimização dos parâmetros de deposição de ambos os filmes, tais como a densidade de potência de deposição, a pressão parcial de oxigénio, a espessura do filme produzido e a pressão de deposição. Todos os filmes foram produzidos à temperatura ambiente. Após a etapa de produção, seguiu-se uma etapa de caracterização, onde observámos as características eléctricas, ópticas, estruturais e morfológicas. Obtivémos películas finas de óxido de índio e zinco, com resistividades na ordem dos 5,23x10-4 Ω.cm, e filmes com mobilidades próximas de 60 cm2/V.s, apresentando uma estrutura nanocristalina/polimorfa, muito compacta, com uma superfície muito lisa e uma transmitância superior a 80%. Os filmes de ZnO apresentam uma estrutura policristalina, também muito compacta, com uma transmitância superior a 90%. A resistividade eléctrica pode variar desde valores da ordem de 1,0x10-2 Ω.cm até 1,0x109 Ω.cm. Por fim realizámos uma etapa de testes onde o IZO foi testado como camada activa e condutora de TFTs e o ZnO intrínseco foi testado como detector de radiação UV e de Ozono e também como camada activa em um TFT. Os TFTs produzidos com os filmes caracterizados são do tipo-n e apresentam uma região de saturação bem demarcada, o que indica que toda a espessura do canal é depletida. Os TFTs produzidos com ZnO, possuem uma mobilidade de saturação de 27 cm2/Vs, enquanto que os TFTs produzidos com IZO apresentam uma mobilidade de saturação de 56 cm2/Vs. Quando utilizado como detector, o ZnO apresentou uma sensibilidade superior a 6 ordens de grandeza. O filme que apresentam maior sensibilidade foi o produzido com uma densidade de potência rf de 6,4 W/ cm2, uma pressão parcial de oxigénio de 2,0x10-3 Pa e uma espessura entre os 100 e 150 nm. Os resultados obtidos com a utilização dos filmes de ZnO intrínseco como detectores de radiação ultra violeta foram muito bons, trazendo boas prespectivas para a aplicação destes filmes neste tipo de dispositivos.
Description: Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia dos Materiais, pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia
URI: http://hdl.handle.net/10362/5889
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