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Biblioteca Virtual de Teses e Dissertações

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Palavras-Chave (PT):

Resumo Original (PT):

FILMES FINOS DE FTALOCIANINA DE COBALTO (COPC) FORAM FABRICADOS POR EVAPORAÇÃO TÉRMICA À VÁCUO (PVD, DO INGLÊS PHYSICAL VAPOR DEPOSITION) COM O OBJETIVO DE DETERMINAR SUA ARQUITETURA MOLECULAR E PROPRIEDADES ELÉTRICAS, ALÉM DE EXPLORAR UMA APLICAÇÃO SENSORIAL. POR ARQUITETURA MOLECULAR ENTENDE-SE O CRESCIMENTO CONTROLADO DO FILME COM ESPESSURA EM ESCALA NANOMÉTRICA, SUA MORFOLOGIA EM ESCALAS MICRO E NANOMÉTRICA, ORGANIZAÇÃO MOLECULAR E CRISTALINIDADE. TAIS PARÂMETROS SÃO DETERMINANTES SOBRE AS PROPRIEDADES ELÉTRICAS DO FILME E, CONSEQUENTEMENTE, SOBRE O DESEMPENHO DE DISPOSITIVOS BASEADOS NESTE TIPO DE FILME. DAÍ A JUSTIFICATIVA DO TRABALHO DESENVOLVIDO NESTA DISSERTAÇÃO DE MESTRADO. INICIALMENTE O PÓ DA COPC FOI CARACTERIZADO POR TERMOGRAVIMETRIA E CALORIMETRIA EXPLORATÓRIA DIFERENCIAL, MOSTRANDO ESTABILIDADE TÉRMICA ATÉ CERCA DE 400° C. O CRESCIMENTO LINEAR DOS FILMES FOI MONITORADO POR ESPECTROSCOPIA DE ABSORÇÃO NO UV-VIS E BALANÇA DE CRISTAL DE QUARTZO. A MORFOLOGIA DO FILME EM ESCALAS MICRO E NANOMÉTRICA FOI CARACTERIZADA POR ESPECTROSCOPIA MICRO-RAMAN E MICROSCOPIA DE FORÇA ATÔMICA, RESPECTIVAMENTE, REVELANDO UMA SUPERFÍCIE HOMOGÊNEA, CUJA RUGOSIDADE NÃO ULTRAPASSOU 5% DA ESPESSURA DO FILME. A CRISTALINIDADE FOI DETERMINADA POR DIFRAÇÃO DE RAIOS X E FTIR, MOSTRANDO UMA TRANSIÇÃO DA FASE β (PÓ) PARA A FASE α (FILME) APÓS A EVAPORAÇÃO. A ORGANIZAÇÃO MOLECULAR FOI ESTUDADA COMBINANDO FTIR E REGRAS DE SELEÇÃO DE SUPERFÍCIE E OBSERVOU-SE UM ÂNGULO PRÓXIMO A 45° ENTRE A MOLÉCULA DE COPC (PLANO DO MACROCICLO) E A SUPERFÍCIE DO SUBSTRATO. OS FILMES FORAM AINDA SUBMETIDOS A AQUECIMENTO (200OC POR 3 HORAS), OUTRO PARÂMETRO QUE PODE AFETAR O DESEMPENHO DE DISPOSITIVOS OPTO-ELETRÔNICOS, E MOSTRARAM-SE ESTÁVEIS TERMICAMENTE (A ARQUITETURA MOLECULAR NÃO SE ALTEROU). 9 A CARACTERIZAÇÃO ELÉTRICA FOI REALIZADA VIA MEDIDAS ELÉTRICAS DC (CURVAS CORRENTE VS TENSÃO) PARA ELETRODOS COM DUAS GEOMETRIAS DIFERENTES. O ELETRODO TIPO SANDUICHE (ITO/COPC/AL) INDICOU UM COMPORTAMENTO DE DIODO SCHOTTKY COM FATOR DE RETIFICAÇÃO 4,2. O ELETRODO INTERDIGITADO PERMITIU DETERMINAR A CONDUTIVIDADE DC DO FILME (5,5X10-10 S/M). O FILME PVD DEPOSITADO SOBRE ELETRODOS INTERDIGITADOS FOI ENTÃO APLICADO COM SUCESSO COMO UNIDADE SENSORIAL NA DETECÇÃO DE ÁCIDO TRIFLUORACÉTICO (GÁS) VIA MEDIDAS ELÉTRICAS DC (CORRENTE VS TEMPO), SENDO INCLUSIVE OBSERVADA A REVERSIBILIDADE NO PROCESSO DE ADSORÇÃO/DESSORÇÃO DO GÁS. FINALMENTE FOI ESTUDADA A INTERAÇÃO DO GÁS COM A COPC A PARTIR DE ANÁLISES DE ABSORÇÃO NO UV-VIS, RAMAN E FTIR, SUGERINDO UMA INTERAÇÃO QUÍMICA OCORRENDO PREFERENCIALMENTE COM O ÁTOMO DE NITROGÊNIO LOCALIZADO NA POSIÇÃO ASA DA COPC (LIGAÇÃO C=N).

Palavras-Chave (EN):

Resumo Original (EN):

THIN FILMS OF COBALT PHTHALOCYANINE (COPC) WERE FABRICATED THROUGH PHYSICAL VAPOR DEPOSITION (PVD) TECHNIQUE BY THERMAL EVAPORATION TO DETERMINE THEIR MOLECULAR ARCHITECTURE AND ELECTRICAL PROPRIETIES, BESIDES APPLYING AS GAS SENSOR. THE MOLECULAR ARCHITECTURE IS UNDERSTOOD HERE AS THE CONTROLLED GROWTH OF THE FILM THICKNESS IN NANOMETER RANGE, THE FILM MORPHOLOGY AT MICRO AND NANOMETER SCALES, ITS MOLECULAR ORGANIZATION AND CRYSTALLINITY. THESE PARAMETERS ARE DETERMINANT ON THE ELECTRICAL PROPERTIES OF THE FILM AND, CONSEQUENTLY, ON THE PERFORMANCE OF DEVICES BASED ON THIS TYPE OF FILM, JUSTIFYING THE MAIN OBJECTIVE OF THIS DISSERTATION. IN THE FIRST STEP, THE POWDER WAS CHARACTERIZED USING THERMOGRAVIMETRY (TG) AND DIFFERENTIAL SCANNING CALORIMETRY (DSC), SHOWING THERMAL STABILITY UNTIL AROUND 400° C. THE LINEAR GROWTH OF THE PVD FILMS WAS MONITORED USING ULTRAVIOLET-VISIBLE (UV-VIS) ABSORPTION SPECTROSCOPY AND QUARTZ CRYSTAL MICROBALANCE. THE MORPHOLOGY AT MICRO AND NANOMETER SCALES WAS STUDIED USING MICRO-RAMAN AND ATOMIC FORCE MICROSCOPY (AFM), RESPECTIVELY. IT WAS FOUND A HOMOGENEOUS SURFACE WITH THE ROUGHNESS AROUND 5% OF THE FILM THICKNESS. THE CRYSTALLINITY WAS STUDIED BY X-RAY DIFFRACTION AND FOURIER TRANSFORM INFRARED (FITR) ABSORPTION SPECTROSCOPY, REVEALING A TRANSITION FROM β-PHASE (POWDER) TO α-PHASE (FILM) AFTER EVAPORATION. THE MOLECULAR ORGANIZATION WAS INVESTIGATED COMBINING FTIR AND SURFACE SELECTIONS RULES, INDICATING THAT THE COPC MOLECULES MIGHT BE ORIENTED FORMING CA. 45° IN RELATION TO THE SUBSTRATE SURFACE. THE PVD FILMS WERE HEATED FOR 3 HOURS AT 200° C TO CHECK THEIR THERMAL STABILITY, ANOTHER PARAMETER THAT CAN AFFECT THE PERFORMANCE OF OPTOELECTRONIC DEVICE. THE FILMS WERE FOUND STABLE UNDER THOSE HEATING CONDITIONS, I. E., THE MOLECULAR ARCHITECTURE WAS NOT AFFECTED. 11 THE ELECTRICAL CHARACTERIZATION WAS CARRIED OUT VIA DC ELECTRICAL MEASUREMENT (I VS. V CURVES) FOR ELECTRODES BUILT WITH TWO DISTINCT GEOMETRIC STRUCTURES. THE SANDWICH-TYPE STRUCTURE (ITO/COPC/AL) SHOWED A SCHOTTKY DIODE BEHAVIOR WITH A RECTIFICATION FACTOR OF 4.2. THE INTERDIGITATED ELECTRODES (IDE) ALLOWED DETERMINING THE DC CONDUCTIVITY OF THE FILM (5.5X10-10 S/M). THE COPC PVD FILM DEPOSITED ONTO IDE WAS APPLIED AS GAS SENSOR TOWARD TRIFLUOROACETIC ACID (TFA) DETECTION VIA DC ELECTRICAL MEASUREMENT (I VS. T CURVE). IT WAS OBSERVED A REVERSIBLE ADSORPTION/DESORPTION PROCESS OF THE GAS. FINALLY, THE INTERACTION BETWEEN COPC AND THF WAS STUDIED BY UV-VIS ABSORPTION, MICRO-RAMAN AND FTIR, REVEALING A CHEMICAL INTERACTION PREFERENTIALLY WITH THE NITROGEN ATOM AT THE WING POSITION OF COPC (C=N BOND).

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