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Tipo do documento: Tese
Título: Propriedades óticas e elétricas de filmes de óxido de titânio dopados com nióbio
Título(s) alternativo(s): Optical and electrical properties of titanium oxide films doped with niobium
Autor: Stryhalski, Joel
Primeiro orientador: Fontana, Luís Cesar
Resumo: Filmes de óxido de titânio dopados com nióbio foram obtidos através de pulverização catódica, utilizando o sistema Triodo Magnetron Sputtering. A pulverização catódica de titânio e nióbio foi feita a partir de um alvo de titânio com insertos de nióbio dispostos na zona de erosão. Filmes contendo diferentes proporções de [Nb/Ti], e depositados sob diferentes polarizações do substrato. Foram caracterizados pelas seguintes técnicas: microscopia de força atômica, medidas de transmitância e refletância, resistividade através de efeito Hall difração de raios X (DRX), espectroscopia de energia dispersiva por fluorescência de raios X (EDX) e ângulo de contato. Os resultados mostram que não há formação de óxido de nióbio, indicando que os átomos de Nb se alojam na estrutura do TixOy como átomos substitucionais nos sítios do Ti. Medidas de transmitância e refletância e simulações usando o modelo de Tauc-Lorentz permitiram a obtenção de propriedades óticas intrínsecas, como índice de refração e coeficiente de extinção. A transmitância depende do percentual de nióbio e do tipo de polarização do substrato (pulsado ou DC). A transmitância de filmes sem recozimento (na condição como depositado ) alcançam 60% na região do visível. A resistividade elétrica, medida pelo método de quatro pontas (norma ASTM F43-99) com a técnica de Van der Pauw, indicam valores da ordem de 10-2 Ωcm. As propriedades elétricas também foram calculadas por meio das propriedades óticas e indicam uma redução na resistividade com a presença de Nb e com a polarização pulsada. O ângulo de contato indica que filmes depositados com polarização pulsada e com maior concentração de Nb tem os menores ângulos de contato (maior energia livre de superfície). Outro efeito causado pela incorporação de Nb é a redução do tamanho de grão dos filmes e da nanorugosidade superficial dos filmes.
Abstract: Titanium oxide films doped with niobium were deposited by sputtering, using triode magnetron sputtering technique. The Nb:TixOy films, as deposited, displays an interesting combination of properties: transparency and electrical conductivity. The sputtering of titanium and niobium was carried out from a titanium target with niobium inserts arranged in the erosion area. Films containing different ratios of [Nb/Ti], and deposited under different substrate bias, were characterized by the following techniques: atomic force microscopy; transmittance and reflectance measurements, Hall resistivity, x-ray diffraction (XRD), energy dispersive fluorescence of x-ray (EDX) and contact angle. It was not observed any peak of niobium oxide in the XRD pattern of Nb:TixOy, indicating that the Nb atoms are substitutional atoms in sites of Ti. Transmittance and reflectance measurements and simulations using the Tauc-Lorentz model allow us to obtain intrinsic optical properties such as refractive index and extinction coefficient. The transmittance depends on the percentage of niobium and type of substrate bias ( pulsed bias or DC bias ). Results of transmittance measurements of Nb:TixOy films (as deposited, without annealing) reached values up to 60%. Electrical resistivity measurements using the method of four points probe (ASTM F43-99) through van der Pauw technique indicate values around 10-2 Ωcm. The electrical properties were also calculated by using optical properties. It indicates a reduction in the resistivity due to the Nb incorporation and pulsed bias. The contact angle indicates that films deposited on glass substrates using pulsed bias and high content of Nb has smaller contact angles (high surface free energy). Another effect due to the Nb is the reduction of grain size (nano grains) and the production of smoother surface of the Nb:TixOy films.
Palavras-chave: Óxido de titânio
Nióbio
Propriedades morfológicas
Propriedades óticas
Propriedades elétricas
Titanium oxide
Niobium
Morphological properties
Optical properties
Electrical properties
Área(s) do CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
Idioma: por
País: BR
Instituição: Universidade do Estado de Santa Catarina
Sigla da instituição: UDESC
Departamento: Ciência e Engenharia de Materiais
Programa: Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais
Citação: STRYHALSKI, Joel. Optical and electrical properties of titanium oxide films doped with niobium. 2015. 135 f. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Universidade do Estado de Santa Catarina, Joinville, 2015.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://tede.udesc.br/handle/handle/622
Data de defesa: 7-Ago-2015
Aparece nas coleções:Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais

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