Processamento sonoquímico de materiais mesoestruturados de óxido de zinco dopados com terras-raras

Abstract

The variety of tecnological applications related to semiconducting oxides-based devices has aroused great interest of the scientific community, making studies related to these materials expand greatly in recent years. Among these materials, zinc oxide (ZnO) is a semiconductor that has several properties which make it a potential material for applications in several areas, from light emitting diodes (LEDs0 to photvoltaic devices for solar cells. One factor that can influence of this material is doping. Particularly, lanthanide (known as rare earths) doping of ZnO, may offer unique opportunities for improvement in its photosensitive and photoelectrochemical properties. Thus, it has performed in this work, synthesis and characteristion of ZnO samples from sonochemical method, an assisted by ultrasound chemical synthesis method. An attempt to doping of the samples with rare-earth elements, in order to modify its optical properties and an investigation into the influences of ultrassonic treatment time on these samples were also performed. The obtained results suggest that the ultrasonic treatment acts as a catalyst for ZnO precipitation and has influences on the crystallinity and size of obtained structures. Furthermore, sonochemical synthesis method with use of a low power ultrassound irradiation, was not effective for rare earth elements incorporation in the ZnO matrix, since a surface and no significant incorporation was observed for samples synthesized in this work

A variedade de aplicações tecnológicas relacionadas aos dispositivos baseados em óxidos semicondutores tem despertado grande interesse na comunidade científica, fazendo com que os estudos relacionados a estes materiais aumentassem muito nos últimos anos. Dentre estes materiais, encontra-se o óxido de zinco (ZnO), um semicondutor que apresenta diversas propriedades que o tornam um material em potencial para aplicações nas mais diversas áreas, desde diodos emissores de luz (LEDs) aos dispositivos fotovoltaicos em células solares. Um dos fatores que pode influenciar as propriedades deste material é a dopagem. Particularmente, a dopagem do ZnO com elementos da família dos lantanídeos, conhecidos como terras-raras, pode oferecer possibilidades de aprimoramento em suas propriedades fotossensíveis e fotoeletroquímicas. Dessa forma, realizou-se neste trabalho, a síntese e caracterização de amostras de ZnO a partir do método sonoquímico, um método baseado na síntese química assistida por ultrassom. Uma tentiva de dopagem das amostras obtidas com elementos terras-raras, a fim de modificar suas propriedades ópticas e uma investigação acerca das influências do tempo de tratamento ultrassônico sobre estas amostras também foram realizadas. Os resultados obtidos sugerem que o tratamento ultrassônico atua como um catalisador para a precipitação do ZnO e apresenta influências sobre a cristalinidade e tamanho das estruturas obtidas. Além disso, o método de síntese sonoquímico com a utilização de uma baixa potência para irradiação dos ultrassons, não se mostrou efetivo para a incorporação dos elementos terras-raras na matriz de ZnO, uma vez que uma incorporação superficial e em qualidade não significativa foi observada para as amostras sintetizadas nesse trabalho