Influência do pH da suspensão coloidal nas propriedades de filmes finos de Sn'O IND. 2'

Abstract

Dióxido de estanho (Sn'O IND. 2') é um semicondutor do tipo n, que é transparente na região do ultravioleta/visível. Possui muitas aplicações como, por exemplo, eletrodos transparentes, sensores de gás, coletores solares e dispositivos eletro-ópticos. Quando dopado com íons terras-raras, Sn'O IND. 2' pode ser utilizado na confecção de dispositivos para comunicação óptica, principalmente na forma de filmes finos. Os íons terras-raras têm grande relevância devido às transições eletrônicas, que vão do ultravioleta ao infravermelho próximo. Outro aspecto importante está ligado às características físico-químicas da suspensão coloidal de onde são depositados os filmes. Filmes obtidos com pH elevado da suspensão apresentam alta resistividade elétrica e baixa cristalinidade em relação aos filmes obtidos com pHs das suspensões ácidas. O nível mais profundo de energia dos defeitos em Sn'O IND. 2' foi alterado da energia de 140eV até 67eV para variação do pHs 11, até 6, de acordo com a avaliação da energia de ativação. Os difratogramas destes filmes indicam aumento de cristalinidade com a diminuição do pH. Xerogéis de Sn'O IND. 2':Er2% com alteração do pH em relação a suspensão neutra apresentaram espectro de emissão mais intenso na região infravermelha para a amostra com pH7 e um pequeno alargamento dos picos de emissão para a amostra com pH4 e mais acentuado para a amostra com pH11, em bom acordo com medidas de Raman. Relatamos também a emissão na região visível de filme fino de Sn'O IND. 2' dopado com 'Er POT. 3+', que é um formato adequado da amostra para confecção de dispositivos.

Tin dioxide (Sn'O IND. 2') is an n-type oxide semicondutor, which is transparent in the ultraviolet/visible range. It presents many types of applications, such as transparent electrodes, gas sensors, solar collectors and eletro-optical devices. When doped with rare-earth ions, Sn'O IND. 2' may be used to make optical communication devies, in the thin film configuration. Rare-earth ions have great relevance due to their electronic transitions, covering from ultraviolet to near infrared. Another important characteristic is related to the physical-chemical properties of the starting colloidal suspension to deposit the films. Films obtained with high pH of the suspension presents high electric resistivity and low crystallinity compared to films obtained with acid pH. The deepest energy level of the defects in Sn'O IND. 2' has been changed from the energy of 140 eV to 67 e V when the pH changes from 11 to 6. Diffractograms of these films show increase in the crystallinity with pH decrease. Sn'O IND. 2':Er2% xerogels with modified pH show more intense emission spectra in the infrared for sample with pH 7 and a low broadening of emission peaks for the sample with pH 4 and moer intense for pH 11, suggesting an ideal pH for higher emission samples, in good agreement with Raman shift spectra. We also report emission in the visible range from of an 'Er POT. 3+' -doped thin film, which is a very convenient form for devices fabrication.