Characterization of TiO2 thin films obtained by metal-organic chemical vapour deposition

Filmes finos de TiO2 foram crescidos sobre silício (100) através do processo de deposição química de organometálicos em fase vapor (MOCVD). Os filmes foram crescidos a 400, 500, 600 e 700ºC em um equipamento horizontal tradicional. Tetraisopropóxido de titânio foi utilizado como fonte tanto de titânio como de oxigênio. Nitrogênio foi utilizado como gás de arraste e como gás de purga. Foram realizadas análises de difração de raios-x para a caracterização da estrutura cristalina. Microscopia eletrônica de varredura com canhão de emissão de campo foi utilizada para a avaliação da morfologia e da espessura dos filmes. Os filmes de TiO2 crescidos a 400 e a 500ºC apresentaram fase anatase. O filme crescido a 600ºC apresentou as fases anatase e rutilo, enquanto que o filme crescido a 700ºC apresentou, além de anatase e rutilo, a fase broquita. Para se avaliar o comportamento eletroquímico dos filmes foi utilizada a técnica de voltametria cíclica. Os testes indicaram um forte caráter capacitivo dos filmes de TiO2. O pico de corrente anódica é diretamente proporcional à raiz quadrada da velocidade de varredura para os filmes crescidos a 500ºC, sugerindo que o mecanismo predominante de transporte de cátions seja por difusão linear. Observou-se que o filme crescido por 60 minutos permitiu maior facilidade de intercalação e desintercalação de íons Na+. Os filmes crescidos nas demais condições não apresentaram pico de corrente anódica, embora o acúmulo de cargas se fizesse presente.Titanium dioxide (TiO2) thin films were grown on silicon substrate (100) by MOCVD process (chemical deposition of organometallic vapor phase). The films were grown at 400, 500, 600 and 700 ° C in a conventional horizontal equipment. Titanium tetraisopropoxide was used as source of both oxygen and titanium. Nitrogen was used as carrier and purge gas. X-ray diffraction technique was used for the characterization of the crystalline structure. Scanning electron microscopy with field emission gun was used to evaluate the morphology and thickness of the films. The films grown at 400 and 500°C presented anatase phase. The film grown at 600ºC presented rutile besides anatase phase, while the film grown at 700°C showed, in addition to anatase and rutile, brookite phase. In order to evaluate the electrochemical behavior of the films cyclic voltammetry technique was used. The tests revealed that the TiO2 films formed exclusively by the anatase phase exhibit strong capacitive character. The anodic current peak is directly proportional to the square root of the scanning rate for films grown at 500ºC, suggesting that linear diffusion is the predominant mechanism of cations transport. It was observed that in the film grown during 60 minutes the Na+ ions intercalate and deintercalate easily. The films grown in the other conditions did not present the anodic current peak, although charge was accumulated in the film