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Type: Tese de Doutorado
Title: Metal sulfides semiconducting materials: case studies on cadmium sulfide/carbon nanotubes and iron disulfide
Authors: Marcos Flávio de Oliveira Silva
First Advisor: Wagner Nunes Rodrigues
First Co-advisor: Andre Santarosa Ferlauto
Abstract: Neste trabalho, nós estudamos a síntese e propriedades de sulfetos metálicos. Primeiro, analisamos o alinhamento de bandas de energia na interface de nanopartículas de sulfeto de cádmio com nanotubos de carbono de paredes múltiplas por espectroscopia de fotoelétrons (PES). Nós observamos a formação de contato ôhmico entre o semicondutor (CdS) e os nanotubos de carbono, que possuem caráter metálico, o que também foi verificado por PES. Nós também estudamos o crescimento de filmes de pirita (FeS2) por Aerosol Assisted Chemical Vapor Deposition (AACVD) e sulfurização de óxido de ferro. Os processos de AACVD foram realizados em um reator cuja construção fez parte do trabalho. Os filmes depositados por AACVD apresentaram cor preta opaca e baixa aderência ao substrato, uma composição marcada por variadas misturas de diferentes fases de sulfeto de ferro e uma microestrutura descontínua, formada por várias placas desconexas. Por outro lado, os filmes produzidos através de sulfurização apresentaram cor dourada-escura especular e boa adesão ao substrato. Os processos de sulfurização ocorreram em um novo aparato implementado durante o trabalho, o qual chamamos de Boneca Russa. Nós variamos diversos parâmetros do processo e determinamos uma rota ótima para obter um material com fase pura de pirita. Nós investigamos a influência das propriedades do óxido precursor nas propriedades microestruturais e ópticas do filme sulfurizado e observamos que óxidos com grãos maiores, quando sulfurizados, resultam em dissulfetos também com grãos maiores. Observamos, também, que a qualidade dos precursores influencia as propriedades ópticas da pirita sulfurizada. Todos os filmes com fase pura de pirita apresentaram condutividade do tipo n. Por fim, iniciamos um estudo do processo de sulfurização, usando o novo aparato da Boneca Russa, de outros sulfetos metálicos, MoS2 e SnS.
Abstract: In this work, we studied the synthesis and properties of metal sulfides. First, we analyzed the energy band alignment at the interface of CdS nanoparticles and metallic MWCNTs by photoelectron spectroscopy, and observed the formation of ohmic contact between the materials. Then, we studied the synthesis of iron pyrite (FeS2) films by Aerosol Assisted Chemical Vapor Deposition (AACVD) and sulfurization of spin-coated iron oxide (Fe2O3) films. AACVD processes were carried out in a reactor built during the realization of this work. The films deposited by AACVD presented opaque black color, poor adhesion to the substrate, mix composition of different iron sulfides and did not show continuous microstructure. Conversely, pyrite films produced by sulfurization presented dark golden specular color and good adhesion to the substrate. The films were sulfurized in a novel apparatus we named Russian Doll. We varied several sulfurization parameters obtaining several different resulting compositions. We determined an optimum route to obtain pure phase good quality films. We investigated the influence of the precursor Fe2O3 films in the microstructure of the sulfurized films and observed that oxide films with larger particles resulted in FeS2 films with larger particles as well. Additionally, we observed that oxide films with varying physical properties also influenced the optical properties of the FeS2 films. All pure phase pyrite films produced presented n-type conductivity. Lastly, we tested the use of our apparatus to produce MoS2 and SnS, which have interesting potential applications.
Subject: Física
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-AR4KEZ
Issue Date: 30-Aug-2016
Appears in Collections:Teses de Doutorado

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