Fabricação e caracterização de óxidos de níquel, ferro, cobalto e gálio para aplicações fotônicas

Abstract

Foram produzidos filmes finos e nanofios de óxidos de elementos metálicos com propriedades que os viabilizam para aplicações em óptica e fotônica. Os filmes finos dos óxidos de níquel, cobalto e ferro, foram produzidos por deposição dos respectivos metais sobre a superfície de substratos transparentes no espectro visível e, em seguida, submetidos à oxidação com temperatura controlada em um forno tubular. Os nanofios de óxido de gálio também foram produzidos em duas etapas: Inicialmente realizou-se deposição química de vapor organometálico em substrato de silício, obtendo-se microestruturas em forma de balões. Em seguida, estas foram submetidas à oxidação de maneira semelhante ao processo de obtenção dos outros óxidos. Os materiais produzidos foram caracterizados estruturalmente, utilizando técnicas como microscopia eletrônica, difratometria de raios-x e outras, para identificação de suas morfologias e fases cristalinas. Também foram caracterizados por técnicas ópticas lineares e não-lineares, como transmissão, fotoluminescência e varredura-z com gerenciamento térmico, para estudos dos níveis energéticos e índices de refração. Os filmes óxidos apresentaram estruturas estáveis com altos índices de refração linear e não-linear (comparados com padrões) demonstrando serem bons candidatos para aplicações de fotônicas. Os nanofios apresentaram-se cristalinos e, juntamente com a estrutura de microbalões que lhes servem de base, foram utilizados como elementos espalhadores para a construção de lasers aleatórios. O trabalho inclui propostas a respeito de diagramas de níveis de energia dos materiais e formação de estruturas micro e nanoscópicas, a partir dos resultados dos experimentos realizados e de revisão bibliográfica do estado-da-arte destes assuntos para os óxidos de elementos metálicos estudados.