Claudia Smaniotto Barin (PG), 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: cbarin@iqsc.sc.usp.br
A eletrodeposição de filmes semicondutores apresenta elevado interesse do ponto de vista científico e tecnológico. Estes filmes são, em sua maioria, policristalinos e não ordenados. Entretanto, a formação de camadas atômicas ordenadas têm sido relatada na literatura, utilizando-se uma técnica de deposição eletroquímica especialmente desenvolvida para a obtenção de camadas atômicas epitaxiais. Os selenetos de chumbo são amplamente empregados na produção de dispositivos fotovoltaicos, bem como lasers de injeção. Neste trabalho uma técnica inovadora foi empregada para a eletrodeposição de PbSe, que consiste na deposição seqüencial em regime subtensão (DSRS) a partir de uma solução precursora contendo os dois elementos. Foram utilizadas as técnicas de voltametria cíclica e de microbalança eletroquímica a cristal de quartzo (MECQ).
Os experimentos foram realizados a partir das seguintes soluções: HClO4 0,1 M + Pb(NO3)2 1 x 10-5 M, HClO4 0,1 M + SeO2 1 x 10-5 M e Pb(NO3)2 1 x 10-3 M + SeO2 1 x 10-5 M + HClO4 0,1 M. O eletrodo de trabalho de Au utilizado 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 de 0,35 cm2. Como eletrodo de referência e auxiliar foram utilizados respectivamente, o eletrodo reversível de hidrogênio e uma placa de Pt de 1 cm2. As medidas foram realizadas em um potenciostato (EG&G PARC-273 A) conectado a um PC-486 e a um Analisador de Cristal de Quartzo (Seiko EG&G).
Na Figura (A) são apresentados os voltamassogramas a 0,1 V s-1para a deposição em regime de subtensão (DRS) de Pb (LL) e Se (---) sobre Au, além do perfil do branco (¾). A dissolução de Pb mostra dois picos, Ia e IIa, com uma densidade de carga total de 65 mC cm-2. Este valor corresponde à formação de 0,35 de uma monocamada de Pb sobre Au, envolvendo dois elétrons e a ocupação de dois sítios ativos de Au por ad-átomo de Pb, de acordo com resultados prévios. Nestas condições, o valor de massa de dissolução observado foi de 98 ng cm-2 (entre 0,05 e 0,6 V), um pouco acima do esperado pela lei de Faraday, 70 ng cm-2. Isto é atribuído à adsorção de ânions do eletrólito ou moléculas de água sobre os ad-átomos de Pb. Para o Se observa-se apenas um pico de dissolução, IIIa, com uma densidade de carga de 270 mC cm-2, ou seja, 0,7 monocamada de Se sobre Au com a transferência de 4 elétrons e a ocupação de dois sítios ativos por ad-átomo. O perfil de massa entre 1 e 1,3 V mostra um aumento de massa de 23 ng cm-2 que tem sido relacionado à incorporação de dois oxigênios por átomo de Se depositado.
Os voltamassogramas para a DSRS de PbSe (LL) sobre Au em meio de HClO4 0,1 M (¾) a v = 0,1 V s-1 são apresentados na Figura (B).
Inicialmente foi depositada a monocamada de Se em 0,6 V por 600 s. Na varredura catódica subsequente até 0,05 V, depositou-se o Pb. A seguir, realizou-se uma varredura anódica para a dissolução do Pb em Ib e do Se em IIb. A dissolução do Se pico IIb segue o modelo anteriormente descrito. Para o pico Ib foi obtido um valor de densidade de carga de 105 mC cm-2, que corresponde a aproximadamente 1 camada de Pb sobre o Seads com a transferência de 2 elétrons e a ocupação de dois sítios de Se por átomo de Pb. Para a resposta de massa foi observada uma diminuição de 166 ng cm-2, na dissolução de Pb entre 0,05 e 0,4 V, ligeiramente superior à massa esperada de 113 ng cm-2. Isto é atribuído à adsorção de ânions ou água sobre os ad-átomos de Pb.
CNPq, FAPESP (97/02723-5)