Rugosidade superficial de camadas eletrodepositadas de óxido de cobre

Abstract

O objetivo deste trabalho é estudar a eletrodeposição de filmes finos de óxido de cobre sobre diferentes substratos bem como a evolução da rugosidade dos depósitos para aplicações futuras em dispositivos eletrônicos. Devido à alta qualidade dos contatos elétricos exigida e as diversas junções entre materiais que podem ser formadas, a presente investigação é de extrema importância para o emprego do Cu2O nas aplicações citadas acima. Os filmes finos de Cu2O foram obtidos com a técnica de eletrodeposição potenciostática, para uma solução eletrolítica contendo 0,4 M CuSO4 (sulfato de cobre), 3,0 M C3H6O3 (ácido lático) e 5,0 M NaOH (hidróxido de sódio). O pH desta solução foi mantido em um valor próximo a 10, para que fosse possível atingir uma concentração de vacâncias de cobre que deixam o material semicondutor com condução característica do tipo p. A investigação das amostras deu-se a partir da confirmação do material depositado ser o óxido de cobre do tipo I, ou seja, Cu2O ao invés de CuO. Os dados que levam a esta confirmação foram obtidos analisando as amostras com técnicas que permitissem extrair informações físicas e químicas dos depósitos, como: Difratometria de Raios X e Espectroscopia Raman. Quanto à evolução da rugosidade das amostras, a Teoria de Invariância por Escala ("Scaling") foi aplicada em imagens obtidas por Microscopia de Força Atômica. Os filmes foram crescidos sobre três diferentes substratos, Si tipo n e p (com alta densidade de dopantes) e níquel (evaporado sobre Si_n). Os resultados desta investigação mostraram que o material contém em sua maior parte Cu2O com orientação preferencial na direção [200], conforme observado por difratometria de raios-X. Espectros Raman também apresentaram a fase CuO, possivelmente com estrutura amorfa (picos largos) e em menor quantidade (picos de baixa intensidade). Para o estudo da evolução da topografia superficial das camadas depositadas foram observados baixos valores de rugosidade evoluindo com a espessura e a mudança de regime de escalonamento anômolo para o normal, com o aumento da condutividade do substrato.