Produção de heterojunções de polianilina/silício e nanofibras de polianilina para aplicações em dispositivos híbridos

Abstract

Neste trabalho foi desenvolvida a metodologia para a síntese e fabricação de heterojunções Polianilina (PANI) Silício (Si), que apresentam um grande potencial para aplicações tecnológicas na área de sensores óticos, de gases e de radiação ionizante. Além disto foi implementada a técnica de electrospinning com o objetivo de produzir fibras de polianilina com diâmetro de dimensões sub-micrométrico. Filmes finos de polianilina, com espessura da ordem de 100 nm, depositados em substratos de silício pela técnica de spin coating , constituem a interface ativa das heterojunções. Os contatos metálicos para possibilitar medidas de corrente-voltagem (I x V) foram depositados pela técnica de evaporação térmica resistiva, sendo de alumínio o contato com o silício e ouro o contato com a polianilina. Os dispositivos apresentam características elétricas com boa reprodutibilidade e evidenciam a dependência das características I x V com os níveis de protonação do polímero. Medidas de absorção óptica realizadas em filmes de polianilina (natural, dopada e desdopada) depositados sobre substratos de vidro comum, permitem a comparação, entre os diferentes níveis de protonação, com as amostras em que foram fabricadas as heterojunções. Com os resultados das caracterizações I x V e de absorção óptica, foi possível determinar um modelo mais realístico para a estrutura de bandas de energia da hetrojunção PANI/Si. As fibras de PANI foram obtidas com a implementação da técnica de electrospinning , na qual um jato de solução polimérica, colocada inicialmente no interior de um capilar, é formado pela ação de um campo elétrico intenso. Durante o percurso do jato de polianilina através do ar, o solvente da solução (acido fórmico) evapora, e fibras sólidas do polímero são formadas. O jato de PANI já na forma de fibras é finalmente coletado em substratos de silício ou de óxido de silício. Para obter-se as fibras com dimensões sub-micrométricas foi desenvolvido um aparato experimental que possibilita a técnica de electrospinning , e foram determinadas as condições de aplicabilidade do método ao polímero (PANI). Análises de imagens por microscopia eletrônica de varredura (SEM) foram feitas com o objetivo de estudar as características morfológicas das fibras e a influencia dos diferentes parâmetros de fabricação. Um estudo preliminar das características elétricas de condução das fibras foi feito por de medidas de condução elétrica (I x V). A obtenção de fibras nanométricas de polianilina pura abre novas perspectivas na área de dispositivos semicondutores híbridos, em particular, a possibilidade de fabricação de transistores de efeito de campo (FET) puramente polimérico