Investigação morfológica e elétrica da interface da heterojunção SnO2/ZnO

Abstract

O presente trabalho apresenta o estudo da interface de filmes finos de óxido de zinco (ZnO) e óxido de estanho (SnO2). Foram investigadas propriedades morfológicas e elétricas a respeito desta heterojunção. A deposição dos filmes foi realizada através da técnica de magnetron sputtering RF. A morfologia de superfície foi investigada e caracterizada através de técnicas de perfilometria e microscopia eletrônica de varredura com emissão de campo. O objetivo central desta pesquisa consiste em avaliar a interação SnO2/ZnO, uma vez que esse composto possui potencial para aplicações em células fotovoltaicas. Nessas aplicações o SnO2 atua como camada transportadora de elétrons, que apresenta como principal efeito o aumento no tempo de recombinação do par elétron-buraco, gerado quando a célula fotovoltaica é submetida à incidência luminosa. Para a investigação foram depositados filmes de SnO2 com diferentes espessuras sobre ZnO. Além disso, foram estudadas as propriedades eletrônicas do ZnO para garantir que este se comporta no trabalho como um óxido transparente condutivo (TCO do inglês Transparent Conductive Oxide), o que possibilita sua aplicação nas células fotovoltaicas. O sistema produzido apresentou características que indicam ser um material promissor para as aplicações citadas.

This work presents the analysis of the interface between thin films of zinc oxide (ZnO) and tin oxide (SnO2). Morphological and electrical properties were investigated regarding this heterojunction. The deposition of the films was performed using the RF magnetron sputtering technique. The surface morphology was investigated and characterized by profiling and Scanning Electron Microscopy with Field Emission Gun Techniques. The main objective of this research is to evaluate the SnO2/ZnO interaction, since this compound has potential for applications in photovoltaic cells. In these applications the SnO2 acts as a electron transport layer presenting as a main effect the increase in the recombination time of the electron-hole pair, generated when the photovoltaic cell is submitted to incidence of light. For this investigation SnO2 films of different thicknesses were deposited on a reference ZnO film. In addition, the electronic properties of ZnO were evaluated to ensure that it behaves as a transparent conducting oxide (TCO), which enables its application in photovoltaic cells. The system produced presented characteristics that suggests it is a promising material for the aforementioned applications.