Navegando por Palavras-chave "Band gap"

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    Acesso aberto (Open Access)
    Síntese e caracterização de propriedades físicas de perovskitas ferroelétricas a base de PbTiO3 para potenciais aplicações fotovoltaicas
    (Universidade Federal de São Paulo, 2023-01-12) Zaggo, Henrique Morales [UNIFESP]; Lente, Manuel Henrique [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/0640997586726641; http://lattes.cnpq.br/7790109095087813
    Dentre os potenciais materiais aplicáveis em células fotovoltaicas, os ferroelétricos se destacam por apresentarem polarização espontânea em determinada faixa de temperatura, característica esta que permite a presença de um campo elétrico interno capaz de evitar a recombinação de elétrons e buracos gerados por fotoexcitação. No entanto, como limitação para esta classe de materiais, cerâmicas ferroelétricas normalmente apresentam um band gap largo, de aproximadamente 3 eV, o que resulta em uma absorção majoritária de fótons na região da radiação ultravioleta. Como a maior parcela de fótons que incide na superfície terrestre está na região do visível, estes materiais apresentam uma limitação de absorção. Desta forma, com o intuito de contornar esta dificuldade nos ferroelétricos, uma das alternativas é a dopagem nos sítios B da estrutura destas cerâmicas com metais de transição. Portanto, este projeto foi focado no desenvolvimento de cerâmicas ferroelétricas a base de titanato de chumbo modificadas pela dopagem dos sítios B com níquel e nióbio, Pb(Ti1-3x Nix Nb2x)O3 (PNT-Ni), com x = 0,10. É demonstrado que, em comparação à rota comum por mistura de óxidos, a rota da columbita de níquel favorece a obtenção da estrutura perovskita com menor ocorrência de fases secundárias. Constatou-se a variação da densidade do PNT-Ni em função da temperatura de sinterização, havendo uma densificação máxima em 1125 °C. Considerando esta temperatura para a consolidação da rota de processamento, foram obtidas cerâmicas de PNT-Ni densas, com microestrutura refinada e estrutura perovskita tetragonal, com razão de distorção da estrutura c/a ~ 1,028. Por fim, a análise por espectroscopia de reflectância difusa foi utilizada para a verificação das propriedades ópticas. A metodologia de dopagem se demonstrou eficiente na redução do band gap do PbTiO3, sendo obtido um valor de cerca de 2,3 eV para temperaturas de sinterização entre 1100°C e 1125 °C, o qual é reduzido a um mínimo de 2,0 eV para uma sinterização a 1225 °C. Desta forma, foi alcançado um deslocamento da faixa de absorção da cerâmica ferroelétrica em questão, da faixa do UV para a faixa do visível, resultado este relacionado à dopagem com metais de transição e ocorrência de defeitos característicos do processo de dopagem na estrutura perovskita do PbTiO3.