Banca de DEFESA: CARLOS ADOLFO VILCA HUAYHUA

Uma banca de DEFESA de DOUTORADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE : CARLOS ADOLFO VILCA HUAYHUA
DATA : 05/03/2026
HORA: 10:00
LOCAL: online
TÍTULO:

Ajustando as propriedades físicas em filmes de ITO dopados com Fe através do controlo de defeitos intrínsecos e extrínsecos.

PALAVRAS-CHAVES:

Filmes finos de ITO dopados com Fe; engenharia de defeitos; ferromagnetismo à temperatura ambiente; impedância; sensor de gás; fotocorrente.

PÁGINAS: 210
RESUMO:

 

Óxidos magnéticos condutores transparentes, como o óxido de índio-estanho (ITO) dopado com metais de transição, têm despertado crescente interesse devido às suas potenciais aplicações em dispositivos optoeletrônicos e espintrônicos, em razão da elevada densidade de portadores de carga e da possibilidade de se obter ferromagnetismo à temperatura ambiente. Nesta tese, é apresentado um estudo abrangente das propriedades físicas de filmes finos de In2O3 dopados com Sn e de ITO dopado com Fe, crescidos pela técnica de sputtering. Inicialmente, foi investigada a concentração crítica de estanho, na qual foram observadas propriedades ópticas e elétricas ótimas, demonstrando que o Sn apresenta boa solubilidade na matriz de In2O3 sem a formação de fases secundárias, com uma distribuição uniforme dos átomos em todo o filme. Medidas de efeito Hall revelaram que uma concentração de 10% de Sn resultou na maior densidade de portadores de carga do tipo n, atribuída à substituição efetiva de íons Sn4+ por íons In3+ na rede cristalina. Além disso, variações na pressão de vácuo durante o recozimento térmico levaram à formação de vacâncias de oxigênio, à remoção de oxigênio intersticial e à migração de defeitos do tipo VO–Sn, processos essenciais para o aumento da condutividade do ITO. O incremento na densidade de portadores de carga provocou um deslocamento do nível de Fermi acima da banda de condução, resultando em um óxido condutor transparente altamente degenerado. Esse efeito foi acompanhado por um alargamento da banda proibida óptica, em concordância com o modelo de Burstein-Moss. Esses resultados são consistentes com modelos computacionais baseados na teoria do funcional da densidade (DFT).

Posteriormente, com a introdução de íons Fe em baixas concentrações (<4%), os filmes de ITO preservaram sua estrutura cúbica do tipo bixbyita, apresentando boa solubilidade na rede cristalina, conforme evidenciado por difração de raios X (DRX). A banda proibida óptica foi reduzida devido ao surgimento de estados localizados associados ao Fe e a defeitos intrínsecos dentro da banda proibida. Portanto, a dopagem com Fe introduziu um grau adicional de liberdade, alterando as propriedades elétricas e provocando a coexistencia de ferromagnetismo fraco e paramagnetismo à temperatura ambiente. Essas propriedades mostraram forte dependência na temperatura e atmosfera de tratamento térmico. Nesse contexto, tratamentos térmicos em atmosfera de ar facilitaram a difusão de oxigênio na superfície, reduzindo a magnetização de saturação e afetando a condutividade elétrica. Em contraste, o recozimento em alto vácuo promoveu a geração de vacâncias de oxigênio, o que intensificou o ferromagnetismo à temperatura ambiente devido à formação de polarons magnéticos ligados. Além disso, análises de resistividade em baixas temperaturas revelaram um comportamento anômalo da resistividade, causado pela interação entre estados localizados do Fe e elétrons de condução. Adicionalmente, a presença de estados eletrônicos relacionados ao Fe influenciou as propriedades de detecção de gás metano e a fotocorrente induzida por luz UV, melhorando significativamente sua sensibilidade. Esses resultados indicam que filmes de In2O3 codopados com Sn e Fe apresentam grande potencial para uma ampla gama de aplicações tecnológicas.

MEMBROS DA BANCA:
Presidente - 1547480 - JOSE ANTONIO HUAMANI COAQUIRA
Externo à Instituição - LUIZ CARLOS CAMARGO MIRANDA NAGAMINE - USP
Externo à Instituição - RAMÓN RAUDEL PEÑA GARCIA - UFRPE
Interno - 1273560 - RICARDO GARGANO
Interno - 1210273 - SEBASTIAO WILLIAM DA SILVA