Otimização do Crescimento de Filmes de Co3O4 para Aplicações Fotovoltaicas e Fotocatalíticas

Resumo

O tetraóxido de tricobalto Co3O4 apresenta bandgap significativamente menor (Eg ~ 1,6 eV) que os demais óxidos de metais de transição. Essa peculiaridade deve-se à presença de níveis Co-3d em energias menores que em seus análogos, e o torna altamente atrativo para aplicações fotovoltaicas e fotocatalíticas. Para explorar a potencialidade desse material é necessário desenvolver processos mais adequados de crescimento de filmes finos, e aprofundar o entendimento das suas propriedades físicas. Com esse intuito, filmes epitaxiais de Co3O4 serão crescidos, de forma inédita, utilizando a técnica de epitaxia por sputtering reativo (RSE). Alvos de Co metálico de alta pureza, plasmas contendo diferentes proporções Ar e O2, e diferentes substratos serão utilizados nos crescimentos. Medidas in situ das emissões ópticas do plasma e da taxa de crescimento, juntamente com simulações computacionais, possibilitarão a modelagem e a otimização do processo epitaxial de crescimento desses filmes. Crescimentos com orientações selecionadas propiciarão investigações mais detalhadas dos íons Co e seus entornos nas faces cristalográficas mais importantes. As caracterizações estruturais, ópticas e eletrônicas dos filmes de Co3O4 permitirão a explorar o potencial da técnica de RSE para produzir filmes e nanoestruturas epitaxiais com baixa densidade de defeitos em grandes áreas. Os filmes produzidos serão testados em dispositivos fotovoltaicos e fotocatalíticos. (AU)