Mauro Coelho dos Santos (PG), Sérgio Antonio Spinola Machado (PQ),
Luis Alberto Avaca (PQ)
GMEME – Departamento de Físico-Química – Instituto de Química de São Carlos
Universidade de São Paulo, Cx. P. 780, 13560-970 São Carlos, SP
e-mail: msmcsa@iqsc.sc.usp.br
Em anos recentes o processo de deposição em regime de subtensão (DRS) tem sido utilizado na deposição alternada de camadas semicondutoras altamente ordenadas de CdTe. Tais compostos podem ser utilizados em dispositivos fotovoltaicos para a conversão de energia solar em eletricidade. Neste trabalho procurou-se apresentar uma nova maneira de obter uma camada atômica epitaxial de CdTe sobre Au, a partir de uma única solução eletrolítica contendo Cd e Te. Para isto, estudou-se a deposição em subtensão seqüencial de CdTe sobre Au com as técnicas de voltametria cíclica e microbalança eletroquímica de cristal de quartzo (MECQ), visando estabelecer as melhores condições de deposição.
Os experimentos foram realizados a partir de soluções contendo, conforme o caso, HClO4 0,1 M, TeO2 1 x 10-5 M e Cd(ClO4)2 1 x 10-5 ou 1 x 10-3 M. O eletrodo de trabalho de Au foi montado sobre um cristal de quartzo clivado na direção AT, com freqüência de ressonância de 9 MHz, área geométrica de 0,2 cm2 e área eletroativa (medida pela carga de redução do óxido formado) de 0,35 cm2. O coeficiente de sensibilidade experimental da microbalança foi calculado pela eletrodeposição de Ag como sendo de 830 Hz mg-1. Como eletrodo de referência e auxiliar foram utilizados, respectivamente o eletrodo reversível de hidrogênio e uma placa de Pt de 1 cm2. Utilizou-se ainda um potenciostato EG&G PARC mod. 273 A conectado a um PC 486 e um Quartz Crystal Analyzer da Seiko EG&G PARC.
Na figura (A) são apresentados os voltamogramas cíclicos e a resposta de massa para o eletrodo de Au em HClO4 0,1 M a 0,1 V s-1 onde (¾¾) é o perfil do branco, (LL) e (---) após a adição de Cd(ClO4)2 1 x 10-5 M ou TeO2 1 x 10-5 M, respectivamente. No primeiro caso (LL) o potencial de deposição foi mantido em 0,05 V por 30 s, seguido de uma varredura anódica até 1,8 V e retorno ao potencial inicial. Verifica-se que a dissolução de Cd DRS sobre Au ocorre no pico Ia, com uma densidade de carga de 40 mC cm-2 e perda de massa de 22 ng cm-2. Estes valores indicam a formação de 0,1 monocamada de Cd sobre Au com a transferência de 2 elétrons. Já para o caso do Te (---) a dissolução ocorre nos picos IIa e IIIa. A densidade de carga obtida para os picos IIa e IIIa foi de 390 mC cm-2, o que corresponde a formação de 1 monocamada completa de Te com a transferência de 4 elétrons e ocupação de dois sítios ativos de Au. Entretanto, a resposta de massa apresentou uma perda de apenas 67 ng cm-2 (na região entre 0,7 e 0,9 V), enquanto a perda esperada seria de 127 ng cm-2 (de acordo com a lei de Faraday), o que foi atribuído a adsorção do íon HTeO2+, de acordo com trabalhos prévios.
Para a deposição seqüencial em subtensão de CdTe (LL) a solução utilizada foi de Cd(ClO4)2 1 x 10-3 M + TeO2 1 x 10-5 M + HClO4 0,1 M. Inicialmente depositou-se uma monocamada de Te em Edep = 0,4 V por 600 s. Na varredura catódica subsequente até -0,4 V depositou-se o Cd sobre Te. Seguiu-se uma varredura anódica até 1,2 V e retorno ao potencial inicial (-0,4 V). Quanto ao Te, a deposição ocorreu da mesma maneira que individualmente. Para o Cd, a densidade de carga obtida foi de 205 mC cm-2 o que corresponde à formação de 0,5 monocamada de Cd sobre Te com a transferência de 2 elétrons. Para este valor de carga, a perda de massa associada deveria ser de aproximadamente 112 ng cm-2. Entretanto a perda de massa obtida experimentalmente foi cerca de 320 ng cm-2. Assim, atribuiu-se os 208 ng cm-2 excedentes à adsorção dos ânions ClO4- do eletrólito sobre os ad-átomos de Cd.
CNPq, FAPESP (98/15700-6 e 97/02723-5)