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BIBLIOTECA DO INSTITUTO DE QUÍMICA
UNICAMP

 
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
 
Autora: Madalossi, Natiara Vaughn
Título: Investigação de Métodos de Síntese de Nanobastões de ZnO para Aplicação em Dispositivos Piezoelétricos
Ano: 2012
Orientador: Prof. Dr. Italo Odone Mazali
Coorientadora: Dra. Talita Mazon
Departamento: Química Inorgânica
Palavras-chave: Óxido de zinco, Piezoeletricidade, Nanoestrutura, Deposição por banho químico, Síntese hidrotermal
Resumo: Este trabalho reporta a síntese e caracterização de nanoestruturas de ZnO com morfologia de nanobastões hexagonais, crescidas verticalmente ao substrato de silício. Para o crescimento vertical dos nanobastões foi depositado um filme constituído por grãos de ZnO para atuar como camada de nucleação. Neste trabalho, as sínteses dos nanobastões e das camadas de nucleação foram preparadas por métodos químicos. As camadas de nucleação foram obtidas com a calcinação do filme de precursor polimérico e de 2-etilhexanoato de zinco, os quais foram depositados sobre o substrato de silício com o uso da técnica de spin coating e tratados termicamente em diferentes temperaturas para a formação dos grãos cristalinos de ZnO. Os nanobastões crescidos sobre as camadas de nucleação foram obtidos via síntese hidrotermal e síntese de deposição por banho químico (CBD). As camadas de nucleação e os nanobastões apresentaram estrutura cristalina tipo wurtzita com crescimento preferencial na direção [002] na qual a propriedade piezoelétrica se manifesta. As análises de espectroscopia Raman corroboraram com as análises de difração de raios X, sendo que não houve os deslocamentos das bandas do ZnO, indicando que os nanobastões não estavam no modo de confinamento quântico. Os nanobastões apresentam vários tipos de defeitos cristalinos, provocando a formação de defeitos eletrônicos na região da banda proibida, promovendo uma emissão centrada em 600 nm nas análises de espectroscopia de fotoluminescência. Para o estudo da resposta piezoelétrica dos nanobastões foi utilizado um substrato condutor de silício com um filme de platina para o crescimento dos nanobastões. O dispositivo constituiu-se de um eletrodo, formado pelo substrato condutor com as nanoestruturas e um contraeletrodo, formado pelo substrato condutor. Verificou-se que o dispositivo tem um comportamento de diodo tipo Schottky, sendo que a resposta piezoelétrica frente a uma deformação física foi de até 7 mV, indicando que os nanobastões podem ser utilizados como conversores de energia mecânica em energia elétrica.
Abstract: This work reports the synthesis and characterization of nanostructures of ZnO with hexagonal nanorods morphology, growth vertically on silicon substrate. For the vertical growth a film constituted for ZnO grain was deposited over the substrate to act as nucleation layer. In this work, the synthesis of nanorods and nucleation layer was made by chemical methods. The nucleation layers were obtained by calcination of the polymeric precursor and 2-ethylhexanoate, being deposited on the silicon substrate by spin coating technique and annealed at different temperatures to promote the formation of ZnO crystalline grains. The growth of the nanorods on the nucleation layers were obtained by hydrothermal and chemical bath deposition (CBD) synthesis. The nucleation layers and the nanorods have wurtzite structure with preferential growth along the [002] axis, where the piezoelectric properties show up. Raman spectroscopy analyzes corroborate the x-ray diffraction, and there was no ZnO band shift, indicating that the nanorods would not be in quantum confinement. The nanorods showed different types of crystal defects, inducing the formation of electronic defects in the band gap. These defects showed an emission centered at 600 nm in photoluminescence spectroscopy. To study the piezoelectric response of the nanorods, a silicon substrate with a platinum film was used to grow the nanorods. The device consists of electrode formed by the conductive substrate with the nanorods and a contra-electrode, formed by the conductor substrate. It was found that the device is a Schottky type diode and the piezoelectric response was to 7 mV by physical deformation. Therefore, ZnO nanorods can be used as converter mechanical energy into electricity.
Arquivo (Texto Completo): 000895424.pdf ( tamanho: 3,80MB )

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