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Título: Avaliação de propriedades ópticas e espessura de filmes finos de TiO2 a partir do espectro de transmitância
Autor(es): Severiano Sobrinho, Valmar da Silva
Palavras-chave: Filmes finos;Propriedades ópticas;Band gap;TiO2;Espessura;Método do envelope;PUMA
Data do documento: 12-Mai-2016
Editor: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Citação: SEVERIANO SOBRINHO, Valmar da Silva. Avaliação de propriedades ópticas e espessura de filmes finos de TiO2 a partir do espectro de transmitância. 2016. 89f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2016.
Resumo: TiO2 thin films have been successfully used in solar cells, smart windows, photochromic and electrochromic windows and also as photocatalytic coatings. In this work, TiO2 thin films were deposited by magnetron sputtering on a glass substrate and their optical properties, thickness, microstructure and photocatalytic properties were evaluated. Film thicknesses and band gaps were determined by the Swanepoel method using the envelopes in the transmission spectrum and also the PUMA computational method. The films were analyzed by X-ray Diffraction (XRD), Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS), Scanning electron microscopy (SEM) and optical analysis. SEM measured thicknesses were compared to those obtained using the optical methods. The PUMA method proved advantageous for thickness determination of thin films, particularly when the interference fringes are not evident in the transmission spectrum. In addition, film thicknesses determined using the PUMA method were in better agreement with SEM measurements than those determined by the Swanepoel Method.
metadata.dc.description.resumo: Filmes finos de TiO2 podem ser a resposta para grandes questões atuais sobre as melhores maneiras de obter energia, economizar energia e reduzir a poluição. Tais filmes têm sido aplicados com sucesso para produção de células solares; como camada em janelas inteligentes, janelas fotocrômicas e eletrocrômicas; além de possuírem propriedades fotocatalítica interessantes. Este trabalho explora a importância tecnológica e científica desse material realizando investigações a respeito dos filmes de TiO2, sua forma de deposição, técnicas de análise, detalhando formas atuais de análise óptica, buscando, de maneira inovadora, comparar tais técnicas, validar seu uso, e comparar seus resultados na busca de meios econômicos da realização de investigações a respeito de espessura, estrutura e avaliação de propriedades fotocatalíticas do material produzido. Nesse trabalho foram utilizadas, para criação de filmes finos, deposição física pelo método de magnetron sputterin. Para análise óptica e cálculo de espessura e Band Gap dos filmes será apresentado o Método do Envelope que foi originalmente proposto por Manifacier (Manifacier, Gasiot e Fillard, 1976) sendo que mais tarde Swanepoel (1983) conseguiu melhorar ainda mais a precisão desse método para encontrar propriedades ópticas dos filmes finos e sua espessura. Também será apresentado, a aplicação de equações propostas nos trabalhos de Lindgren (Lindgren et al., 2003) e a Lei de Beer-Lambert para cálculo do Coeficiente de Absorção dos filmes, outro dado importante para mais tarde determinar o gap dos mesmos, que será encontrado pelo Método Tauc. Para filmes muito finos, com poucas ou nenhuma franja de interferência se faz necessário o estudo de algum Método Computacional para determinação dos seus parâmetros ópticos e espessura. Para tanto utilizou-se o Método PUMA, um Método Computacional desenvolvido por pesquisadores da UNICAMP/USP. Os filmes depositados foram analisados por DRX, EDS, além de serem submetidos a análise óptica, MEV transversal buscando validar os métodos ópticos em termos das espessuras recuperadas, além de encontrado seus Band Gap e seus valores comparados com o esperado pela literatura confrontando tais resultados com a cristalinidade obtida para os filmes.
URI: http://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/21301
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