Propriedades físicas das camadas de silício poroso com deposição de PANI dopada com Érbio

Abstract

Silício tipo-p foi utilizado para a formação de silício macroporoso (MPS) por corrosão eletroquímica em solução de HF:DMF, 1:9 em volume. A seguir, essas estruturas foram passiva das por meio da deposição de uma camada de polianilina (PANI) usando o método da voltametria cíclica, método que também foi empregado para a dopagem da camada de PANI com pequenas concentrações de érbio (Er), na ordem milimolar (mM). A análise estrutural por microscopia eletrônica de varredura (MEV) mostrou que os poros são formados aleatoriamente ao longo de toda a região porosa com diâmetro variando entre 0,3 e 1,3 µm, à medida que a análise de Espectrometria de raios-x por dispersão de energia (EDS) revela que a PANI foi deposita ao longo das paredes dos poros, tendo maior concentração nas regiões mais próximas da superfície da camada porosa. A espectroscopia de Rutherford por íons retroespalhados (RBS) mostra que o Er tem se difundido através da camada de PANI, porém com sua maior concentração na região superficial. Essas duas técnicas mostraram a presença de oxigênio que é associado com a formação de óxido de silício (SiO2), sendo confirmadas por meio da espectroscopia de infravermelho (FTIR), onde foi encontrada a presença de grupos funcionais associados às ligações de O-Si-O. Nas amostras dopadas com Er, tanto o FTIR quanto a espectroscopia Raman mostraram que o Er cria grupos funcionais adicionais que, segundo a difração de raios-X (DRX), reduz a cristalinidade da PANI e com isso diminui sua condutividade. A caracterização elétrica confirma não apenas a diminuição da condutividade da PANI, mas também a diminuição da corrente que atravessa a junção MPS/PANI; isso está associado com o incremento da quantidade de SiO2 dentro da estrutura porosa. Esse efeito é parcialmente recuperado pela inclusão do Er, possivelmente devido a redução da largura da região de carga espacial, bem como ao efeito do Er presente na interface MPS/PANI por meio da modificação da função trabalho ou o incremento dos estados superficiais. Esse efeito é confirmado por meio da refletância na região UV-VIS que mostra uma diminuição da energia de transferência indireta.