Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Teses
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Tipo: Tese
Título: Propriedades de transporte elétrico em baixas temperaturas em heteroestruturas Zn1-xCdxO/CdO crescidas pela técnica Spray Pirólise
Autor(es): FONSECA, Luis Miguel Bolaños da
Primeiro Orientador: PERES, Marcelos Lima
metadata.dc.contributor.advisor-co1: GODOY, Márcio Peron Franco de
Resumo: Nesta tese estudamos como a dopagem e a alteração do substrato de vidro para silício modoficaram o transporte elétrico em heteroestruturas Zn1-xCdxO/CdO crescidas por spray pirólise. No substrato de vidro os valores de dopagem 𝑥 nas heteroestruturas foram 0,50; 0,60; 0,75 e 0,95 e no silício 0,60 e 0,95. Também foram crescidos, em vidro e silício, filmes de óxido de cádmio (CdO) e também de Zn0,40Cd0,60O para analisar a contribuição dessas camadas nas heteroestruturas. Dos difratogramas obtidos de todas as amostras verificou-se que todas são policristalinas com estrutura cúbica de fase centrada (CFC) e que nas heteroestruturas crescidas em vidro o tamanho do cristalito é maior com o aumento da dopagem. Das imagens de microscopia eletrônica de varredura (MEV) da superfície das amostras constatou-se que as crescidas em substrato de vidro são menos rugosas e as crescidas em silício apresentam domos na superfície. Das medidas de efeitos Hall foi observado que as amostras são do tipo-n independente do substrato, possuindo alta concentração de portadores sendo maior nas amostras crescidas em vidro, enquanto que a mobilidade foi mais alta nas amostras crescidas em silício variando em até quatro ordens de garandeza em comparação com as crescidas em vidro. A alta mobilidade nas amostras crescidas em silício foi atribuída aos domos. A caracterização elétrica e as medições de magnetotransporte foram realizadas em temperaturas entre 1,9 até 300 K e campos magnéticos de até 9 T. Todas as amostras crescidas em vidro apresentaram transição metal-isolante (TMI) com diferentes temperaturas de transição. A TMI observada nas amostras crescidas em vidro é devido ao grau de desordem sendo conhecida como transição do tipo Anderson. A heteroestrutura crescida em silício Zn0,40Cd0,60O/CdO apresentou também a TMI, mas do tipo Mott o que foi verificado medindo resistência em função da temperatura (RT) aplicando campo magnético. A heteroestrutura Zn0,05Cd0,95O/CdO e o filme de CdO crescidos em silício apresentaram comportamento isolante nas curvas de RT em toda a faixa de temperatura analisada. Nas curvas de magnetorresistência (MR) todas as amostras crescidas em vidro e o filme de CdO crescido em silício apresentaram magnetorresistância negativa (MRN) devido ao efeito de localização fraca. As curvas de MR foram ajustadas usando o modelo de Kawabata 3D e do ajuste se obteve o comprimento de coerência de fase e que o mecanismo de transporte elétrico em baixas temperaturas é a interação elétron-elétron. Quanto às curvas de MR da heteroestrutura Zn0,40Cd0,60O/CdO crescida em silício, tem-se que as curvas de MR são totalmente influenciadas pelo substrato já que essa amostra exibiu magnetorresistância positiva (MRP) enquanto que no vidro foi MRN. Embora essa amostra tenha exibido alta mobilidade, nenhum padrão de oscilação nas curvas de MR foi detectado devido a alta rugosidade. As medidas do filme Zn0,40Cd0,60O mostraram que a MRP exibida pela heteroestrutura Zn0,40Cd0,60O/CdO crescida em silício é oriunda da camada superior. De todos os resultados obtidos, foi possível verificar que as heteroestruturas apresentaram melhores proprieades elétricas do que os filmes de CdO e que a heteroestrutura com substrato de silício é bem mais sensível à aplicação de campo magnético do que a crescida em vidro.
Abstract: In this thesis we study how the electrical transport properties in Zn1-xCdxO/CdO, heterostructures grown by spray pyrolysis, modified by doping and growing on substrates of glass and silicon. In the glass substrate, the x-doping values in the heterostructures were 0.50; 0.60; 0.75 and 0.95 and in silicon 0.60 and 0.95. CdO and Zn0,40Cd0,60O films were also grown on glass and silicon to analyze the contribution of these layers to heterostructures. From the diffractograms obtained from all the samples, it was verified that all are polycrystalline with phase-centered cubic structure (CFC) and that in the heterostructures grown on glass, the crystallite size is larger with the increase of doping. From the scanning electron microscopy (SEM) images of the surface of the samples, it was found that those grown on a glass substrate are less rough and those grown on silicon have domes on the surface. From the measurements of Hall effects it was observed that the samples are n-type independent of the substrate, having a high concentration of carriers being higher in the samples grown in glass, while the mobility was higher in the samples grown in silicon varying in up to four orders of magnitude. guarantee compared to those grown in glass. The high mobility in the samples grown on silicon was attributed to the domes. Electrical characterization and magnetotransport measurements were performed at temperatures ranging from 1.9 to 300 K and magnetic fields up to 9 T. All samples grown on glass showed metal-insulator transition (TMI) with different transition temperatures. The TMI observed in samples grown on glass is due to the degree of disorder being known as an Anderson-type transition. The heterostructure grown on silicon Zn0.40Cd0.60O/CdO also presented the TMI, but of the Mott type, which was verified by measuring resistance as a function of temperature (RT) applying a magnetic field. The Zn0.05Cd0.95O/CdO heterostructure and the CdO film grown on silicon showed insulating behavior in the RT curves throughout the analyzed temperature range. In the magnetoresistance (MR) curves, all samples grown on glass and the CdO film grown on silicon showed negative magnetoresistance (MRN) due to the weak localization effect. The MR curves of these samples were fitted using the Kawabata 3D model and from the fit it was obtained the phase coherence length and that the mechanism of electrical transport at low temperatures is the electron-electron interaction. As for the MR curves of the heterostructure Zn0.40Cd0.60O/CdO grown on silicon, it can be seen that the MR curves are totally influenced by the substrate since this sample exhibited positive magnetoresistance (MRP) while in the glass it was MRN. Although this sample exhibited high mobility, no wobbling pattern in the MR curves was detected due to high roughness. The Zn0.40Cd0.60O film measurements showed that the MRP exhibited by the Zn0.40Cd0.60O/CdO heterostructure grown on silicon comes from the upper layer. From all the results obtained, it was possible to verify that the heterostructures presented better electrical properties than the CdO films and that the heterostructure with silicon substrate is much more sensitive to the application of magnetic field than the one grown on glass.
Palavras-chave: Spray pirólise
Transição de Anderson
Transição de Mott
MRN e WL
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALÚRGICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Itajubá
Sigla da Instituição: UNIFEI
metadata.dc.publisher.department: IFQ - Instituto de Física e Química
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação: Doutorado - Ciência e Engenharia de Materiais
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3651
Data do documento: 31-Mar-2023
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