Eletrodeposição de filmes finos de Cu2O dopados com Co

Abstract

Com o objetivo de se obter filmes finos do óxido de cobre (Cu2O) com comportamento ferromagnético a temperatura ambiente, este trabalho se concentrou na investigação das propriedades de filmes finos de Cu2O dopados com Co. Os filmes foram obtidos através da técnica de eletrodeposição, com o emprego de um eletrólito contendo 0,4 M CuSO4 (sulfato de cobre), 3,0 M C3H6O3 (ácido lático) e 0,004-0,016 M CoSO4 (sulfato de cobalto). Hidróxido de sódio numa concentração de 5,0 M foi adicionado ao eletrólito para se obter um valor de pH igual a 10. O substrato utilizado foi silício do tipo n (100), e a deposição foi realizada a temperatura ambiente aplicando um potencial constante de -0,5 V vs. SCE. A caracterização foi conduzida através de difratometria de raios X, espectroscopia óptica, microscopia eletrônica de transmissão e medidas de magnetometria utilizando um magnetômetro de amostra vibrante (MAV), um SQUID (superconducting quantum interference devices) e uma balança de Faraday. Os resultados obtidos por difratometria de raios X mostraram que os filmes finos de Cu2O eletrodepositados apresentam uma orientação preferencial na direção (200), seguindo a do substrato, e somente picos referentes ao substrato e ao Cu2O foram encontrados. Além disso, o parâmetro de rede apresenta uma dependência sutil com a quantidade de íons Co2+ incorporados. Foi também verificado que esta incorporação leva a um aumento da energia de gap do Cu2O, alcançado o valor de 2,27 eV. A caracterização magnética revelou que estes filmes apresentam comportamento ferromagnético, com temperatura de Curie de aproximadamente 555 K. Análise realizada por microscopia eletrônica de transmissão indicou a não existência de partículas de segunda fase, que poderiam ser as responsáveis por este sinal. Através destes resultados comprovamos que os filmes finos de Cu2O obtidos neste trabalho apresentam uma dopagem com átomos de Co e se caracterizam como um semicondutor ferromagnético diluído com comportamento ferromagnético a temperatura ambiente, alcançando assim o objetivo central deste trabalho.