Produção e caracterização de transistores de filmes de óxidos metálicos depositados por pulverização ultrassônica

Abstract

Nesta dissertação de mestrado foi realizado o planejamento e construção de um protótipo para um sistema de deposição automatizada, controlando a temperatura, tempo de deposição, fluxo de solução, número de ciclos e posição da ponta ultrassônica, de filmes finos de óxidos metálicos pela técnica de spray ultrassônico pirólise, a fim de estudar o impacto de diferentes fatores de confecção no comportamento elétrico dos filmes depositados usando soluções aquosas que são mais amigáveis ao meio ambiente. Para analisar a qualidades dos filmes, foi feita a produção e a caracterização de transistores de filmes finos (TFT do inglés thin film transistors) de óxido de zinco e óxido de cobre sobre substratos de silício ou lamínula de vidro com gate de óxido de silício e de gel iônico, verificando a qualidade do sistema desenvolvido, a influência de parâmetros de confecção como solvente, fluxo de solução e fluxo laminar nas características físicas e elétricas dos filmes de óxido depositados de forma automatizada. As propriedades dos filmes foram analisadas por medidas elétricas da curva de saída e de transferência e a espessura através de medidas de perfilometria, que proporcionaram uma maior compreensão da influência do substrato no processo de deposição e da importância de um fluxo laminar para o transporte da nuvem de solução pulverizada a fim de alcançar filmes com comportamento homogêneo. Com as caracterizações elétricas foi possível demonstrar a capacidade do sistema de depositar diferentes óxidos metálicos por meio de soluções precursoras aquosas com propriedades próximas às de filmes depositados por spray pirólise com pulverização por aerografo.

For this master's degree thesis, it was carried out the planning and construction of a prototype for an automated deposition system, controlling the temperature, deposition time, solution flow, number of cycles and position of the ultrasonic tip, for the deposition of thin films of metallic oxides using the spray pyrolysis technique by pulverization ultrasonic, in order to study the impact of different confection factors on the electrical behavior of films deposited using aqueous solutions, that are more environmentally friendly. As well as the production and characterization of zinc oxide and copper oxide thin film transistors (TFT), with different solvents, on silicon or quartz substrates with silicon oxide and ionic gel gates, in order to verify and improve the quality of the developed system and the influence of manufacturing parameters such as solvent, solution flow and laminar flow on the physical and electrical characteristics of oxide films deposited in an automated way. The properties of the films were analyzed by electrical measurements of the output current and transfer curve and the thickness through profilometry measurements, which provided a greater understanding of the influence of the substrate on the deposition process, the importance of a laminar flow for the transport of the cloud sprayed solution to achieve films with homogeneous behavior, and we demonstrate the system's ability to deposit different metal oxides with aqueous precursor solutions with properties close to those of films deposited by spray pyrolysis with airbrush spraying.