Transição semicondutor-metal em nanocristais de VO2 termoeletricamente ativada
Fecha
2015-05-26Metadatos
Mostrar el registro completo del ítemResumen
Nesta tese, realizou-se uma investigação estrutural e elétrica em torno da transição
semicondutor-metal desencadeada termicamente em filmes finos de VO2. Os filmes foram depositados
por magnetron sputtering reativo, os eletrodos metálicos, bem como camadas buffers
de SiO2 sobre os substratos de Si foram depositados por magnetron sputtering. As características
cristalográficas e morfológicas foram evidenciadas através de medidas de difração de
raios-X em função da temperatura e microscopia de força atômica (AFM), respectivamente. A
caracterização elétrica, em nanoescala foi realizada utilizando-se um sistema de medidas via
nano-ponteiras.
Os resultados de difração de raios-X à temperatura ambiente revelaram que as amostras
são policristalinas e estão fortemente texturizados com a direção < 011 > praticamente perpendicular
ao plano do substrato. Os difratogramas em função da temperatura foram realizados para
acompanhar a transição cristalográfica que o VO2 apresenta próximo a temperatura de 68°C.
Para os filmes depositados sobre SiO2 (sem eletrodo) e sobre o eletrodo de Ta, em temperaturas
abaixo da temperatura crítica para a transição, o material apresentou-se na fase monoclínica
M1. Na faixa de temperaturas que compreende a transição, ocorre o surgimento progressivo
do pico correspondente ao plano (110) da fase rutila R. Para uma faixa relativamente grande
de temperaturas, há uma coexistência das fases M1 e R e, eventualmente da monoclínica M2.
Como seria de se esperar, o pico da estrutura rutila cresce até o ponto de ser praticamente o
único presente, quando a temperatura atingiu cerca de 80°C. A transição cristalográfica de um
filme de VO2 com eletrodo de Pd foi acompanhada por medidas de difração à temperatura ambiente.
O pico (011) da fase M1 é muito menor comparado ao das amostras depositadas sobre
eletrodo de Ta. Porém, contrariamente ao eletrodo de Ta, que provavelmente tenha crescido na
forma de nano-grãos muito pequenos ou mesmo na forma amorfa, o filme de Pd depositado é
policristalino e bastante texturizado.
As propriedades de transporte durante a transição de fase elétrica forma investigadas
utilizando-se injeção de corrente elétrica perpendicular ao plano da amostra. Esta investigação,
para os filmes crescidos sobre eletrodo de Ta, mostraram abruptas transições de fase
semicondutor-metal em diferentes nano-cristalitos de VO2. As características I-V do filme com
eletrodo de Pd apresentaram uma região com S-NDR, especificamente atribuída à formação de
um regime filamentar de corrente entre a ponteira e o eletrodo de Pd. Os detalhes deste fenômeno
não puderam ser estabelecidos de forma definitiva, mas se de fato a transição elétrica está
presente nos nano-cristalitos medidos, sugeriu-se que a origem deste canal condutor pode estar
relacionada com transições de fase anteriores e remanescentes.