Mecanismos de transporte elétrico excitados termicamente em Sn 'O IND. 2' dopado com Ce

Abstract

Neste trabalho foi feita a produção e caracterização de amostras em formato de pó e filmes do material semicondutor dióxido de estanho (Sn 'O IND. 2') dopado com o terra-rara cério (Ce). Os filmes finos de (Sn 'O IND. 2') são preparados pelo método sol-gel e depositados pela técnica de molhamento (dip-coating). A incorporação de 'Ce POT. 3+' ou 'Ce POT. 4+' aumenta drasticamente a resistividade, quando comparado com filmes finos não dopados. A anális estrutural foi feita utilizando a técnica de difração de raios X e o método de refinamento Rietveld, onde se constatou cristalitos de dimensões nanoscópicas entre 5-7nm, para os filmes. O grande número de cristalitos diminui a mobilidade eletrônica devido ao aumento da densidade de barreira de potencial entre os grãos por unidade de volume. Uma alta dopagem leva a uma baixa condutividade quando no sal precursor usado temos 'Ce POT. 3+', o que assegura o comportamento naturalmente aceitador desse dopante. Medidas de corrente em função da voltagem para diversas temperaturas mostram o mecanismo de condução Schottky como dominante, ainda que um processo de tunelamento pareça ser uma boa aproximação para os desvios observados quando baixos campos elétricos são aplicados. Para o dopante 'Ce POT. 4+', um aumento na largura da região de depleção do contorno de grão parece ser responsável pela alta resistividade, resultando em um maior espalhamento de elétrons. Medidas realizadas sob pressão ambiente levam a barreiras de potencial mais altas do que as medidas feitas sob vácuo, devido a absorção de oxigênio na superfície das partículas. Para temperaturas maiores do que '150 GRAUS', sob condições de vácuo, pode acontecer a eliminação de espécies 'O POT. 2 -', mudando o comportamento da relação corrente-voltagem em amostras dopadas com 'Ce POT. 4+'.

In this work, the production and characterization of the semiconductor tin dioxide (Sn 'O IND. 2'), doped with the rare earth cerium (Ce), is done. Samples are produced in the form of thin and powders. The thin films are prepared by the sol-gel-dip-coating technique. Incorporation of 'Ce POT. 3+' ou 'Ce POT. 4+' increases drastically the resistivity, when compared to undoped thin films. Structural analysis is done by X ray diffraction technique and the Rietveld refinement method, which yields crystallites in the nanoscopic 5-7 nm range, for the films. The high number of crystallites decreases the electronic mobility due to the increase in the density of potential barriers between grains by volume unit. A high doping leads to low conductivity, when... (Complete abstract click electronic access below)