Estudo das propriedades estruturais e óticas de filmes finos de óxido de vanádio com diferentes espessuras depositados por evaporação térmica

Neste trabalho, filmes finos de V2O5 foram depositados pela técnica de evaporação resistiva em alto vácuo, e suas propriedades optoeletroquímicas e estruturais foram investigadas. O objetivo foi o de avaliar sua capacidade de intercalação de íons de lítio, e as consequentes alterações cromáticas, com relação à sua microestrutura e sua espessura, principalmente a energia de gap do material. Os filmes foram depositados com três espessuras diferentes, 160 nm, 110 nm e 48 nm, e estudados nas formas como-depositado (CD) e tratados termicamente a 400 ºC em atmosfera de oxigênio (TT). As amostras foram caracterizadas pelas técnicas: voltametria cíclica, cronopotenciometria, espectroscopia UV-VIS, microscopia eletrônica de varredura e difração de raios X. Os filmes CD apresentaram estrutura de amorfos ou nanocristalinos. Dos tratados termicamente em O2, foi identificado o plano [001] do óxido de vanádio cristalino, em 20,17o, nos filmes com espessuras de 160 e 110 nm. A transmitância monocromática (632,8 nm = 1,9 eV) tomada em conjunto com a voltametria cíclica, mostrou que todos os filmes são óxido de vanádio, visto apresentarem o efeito de dupla coloração óptica. A voltametria cíclica lenta (0,1 mV/s) do filme tratado a 400 ºC em O2 exibe picos de corrente elétrica que são atribuídos às transições de fase α → ε → δ → γ of V2O5. Nas transições α → ε e ε → δ o filme escurece (Li1V2O5) e de δ → γ clareia (Li2V2O5), concordando com o modelo de small polaron para a dupla coloração monocromática de baixa energia (1,1 a 2,1 eV). Em altas energias (2,1 a 3,5 eV), a absorção ótica é atribuída à excitação eletrônica interbanda. Observa-se a influência da espessura nos comportamentos optoeletroquímicos do filme de óxido de vanádio, principalmente na energia de gap desse material, variando de, aproximadamente, 2,3 eV (160 nm), até 2,6 eV (48 nm), tanto para os filmes como-depositados como para os tratados termicamente.In this work, V2O5 thin films were deposited by resistive evaporation under high vacuum, and optoelectrochemicals and structural properties were investigated. The goal was assessing its capacity lithium ion intercalation and the resulting color changes with respect to their microstructure and thickness, especially the energy gap of the material. The films were deposited with three different thicknesses, 160 nm, 110 nm and 48 nm, and studied in the form as grown (CD) and heat treated at 400 °C in oxygen atmosphere (TT). The samples were characterized by techniques: cyclic voltammetry, chronopotentiometry, UV-VIS spectroscopy, scanning electron microscopy and X-ray diffraction. Thin films CD showed amorphous or nanocrystalline structure. Heat treaties on O2, the plan was identified [001] crystalline vanadium oxide in the 20,17º, the films with thicknesses of 160 and 110 nm. The monochromatic transmittance (632.8 nm = 1.9 eV) taken in conjunction with cyclic voltammetry showed that all the films are vanadium oxide, as they pose the effect of optical color pair. The slow cyclic voltammetry (0.1 mV/s) of the film treated at 400 °C in O2 displays electrical current peaks that are attributed to phase transitions α → ε → δ → γ of V2O5. Transitions α → ε and ε → δ the film darkens (Li1V2O5) and δ → γ brightens (Li2V2O5), agreeing with the small polaron model for double staining monochromatic low energy (1.1 to 2.1 eV). At high energies (2.1 to 3.5 eV), optical absorption is attributed to interband electronic excitation. It is observed to influence the optoelectrochromic behavior of the thickness of vanadium oxide thin film, mainly in the energy gap of the material, ranging from approximately 2.3 eV (160 nm) to 2.6 eV (48 nm) both for the deposited thin films and for heat-treated