Study of electrodeposition processes of Se, ZnSe and PbS thin films

Este trabalho descreve os estudos da deposicao em regime de subtensao (DRS) de Se, Zn, assim como para sistemas Zn/Se depositados sobre eletrodos policristalinos de Pt em solucoes acidas. Os efeitos da presenca de Zn no processo de dissolucao de Se tambem foram investigados em uma regiao de potenciais de DRS e deposicao massiva 0,6 V e 0,03 V, respectivamente. As medidas foram realizadas usando voltametria ciclica e microbalanca eletroquimica de cristal de quartzo (MECQ). Alem disso, multicamadas de sulfeto de chumbo (PbS) foram crescidas sobre substrato de Ag(111) utilizando o metodo de deposicao eletroquimica de camadas atomicas epitaxiais (ECALE). Para a DRS de Zn em meio de acido sulfurico dois processos distintos foram observados os quais foram atribuidos a submonocamadas de Znads e atomos de H adsorvidos sobre a superficie do eletrodo. Para a DRS do Se observou-se a inibicao completa da dessorcao de hidrogenio o que indicou recobrimento total da superficie de Pt por ad-atomo de Se. A deposicao de Se em meio de acido perclorico mostrou a transferencia de 4 eletrons com 1,4 e 1,12 sitios da Pt ocupados por cada ad-atomo de Se, em potenciais de deposicao em DRS e sobretensao, respectivamente. Na avaliacao do processo de dissolucao das monocamadas de Se formadas a 0,03 V e por um tempo de deposicao de 2000 s um processo nao mencionado na literatura foi observado o qual foi avaliado pela tecnica MECQ. Os resultados experimentais obtidos por esta tecnica permitiram concluir que o processo de dissolucao do Se ocorria por duas etapas, sendo que a primeira envolvia a participacao de uma 6 eletrons e a segunda de 4 eletrons. O mecanismo de dissolucao com 6 eletrons ocorre com a participacao de agua no processo de dissolucao do Se, levando a formacao de compostos de Se oxigenados, os quais em uma etapa posterior sofrem uma oxidacao lenta e se dissolvem como especies soluveis de Se(VI). Entao o processo total de dissolucao de Se ocorre em uma reacao de transferencia de 6 eletrons. Ja para a deposicao de Se na presenca de Zn pode-se concluir, devido ao aumento da carga de dissolucao da DRS de Se, que a presenca de Zn favorece o processo de deposicao do Se. No caso das multicamadas de PbS o estudo voltametrico das primeiras camadas de Pb DRS e S DRS indicam um mecanismo de crescimento bidimensional, que e consistente com o crescimento epitaxial. As cargas medidas no processo de dissolucao das camadas indicaram que a quantidade de Pb e S depositados para um dado numero de ciclos e uma funcao do numero de ciclos realizados, sugerindo novamente um crescimento camada por camada Este resultado sugere que a quantidade de Pb e S nos filmes possuem uma relacao estequiometrica de 1:1, indicando a formacao de um composto.This work describes studies on the underpotential deposition (UPD) of selenium, zinc, as well for Zn/Se systems deposited on polycrystalline Pt electrodes in acid solutions. The effects of Zn presence in the Se dissolution process were also investigated in the UPD and bulk potential range, 0.6 and 0.03 V respectively. The measurements were carried out using cyclic voltammetry and electrochemical quartz crystal microbalance (EQCM). Furthermore Lead sulfide (PbS) multilayers were grown on a single crystal Ag(111) substrate by Electrochemical Atomic Layer Epitaxy (ECALE) method. For Zn UPD in sulfuric acid, two different processes were observed, which are attributed to the dissolution of submonolayer of Znads and H-atoms adsorbed on the electrode surface. For Se UPD was observed that hydrogen desorption were completely inhibited indicating that Se film recovered the Pt surface. The deposition of UPD Se in perchloric acid solution showed the transference of 4 electrons with 1.4 and 1.12 active sites of Pt occupied by 1 Se ad-atom in the UPD and bulk potential range, respectively. In the evaluation of the Se monolayers dissolution process formed at 0.03 V during 2000 s a process not mentioned in the literature it was observed which was evaluated by the technique MECQ. The experimental results obtained by this technique allowed to end that the dissolution process occurred by two stages, and the first involved the participation of 6e-. The dissolution mechanism with 6e- happens with the participation of water in the dissolution process of Se, leading to the formation of an oxygenated selenium compound which in next step undergo slow oxidation and is dissolved as soluble Se(VI) species. Then the total dissolution process of Se occurs in a six-electron transfer reaction. For Se deposition in the Zn presence the dissolution charges associated with Se UPD increase, indicating that the presence of Zn favors the deposition of UPD Se. In the case of PbS multilayers on Ag (111) the voltammetric analysis of the first PbUPD and SUPD peaks indicates a mechanism of two-dimensional growth, which is consistent with epitaxial growth. Electrochemical stripping measurements indicate that the amount of Pb and S deposited in a given number of cycles is a function of the number of cycles employed, again suggesting a layer-by-layer growth. This result indicates that the amount of Pb and S in these films corresponds to the stoichiometric 1:1 ratio, indicating the formation of a compound