SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DE CRISTAIS DE MoS2 POR DEPOSIÇÃO DE VAPOR QUÍMICO (CVD) EM SUBSTRATOS DE QUARTZO E SILÍCIO
dicalcogenetos de metal de transição (TMDs), cristais bidimensionais, dissulfeto de molibdênio (MoS2), deposição química de vapor (CVD).
O foco desta tese é o estudo da síntese e caracterização de cristais bidimensionais de MoS2 em diferentes tipos de substratos, como vidro de quartzo e silício oxidado (SiO2/Si), com potencial aplicação em dispositivos de geração termoelétrica. O MoS2 é um material que pode existir em uma forma bidimensional, similar ao grafeno, e pertence ao grupo dos dicalcogenetos de metais de transição (TMDs). Uma característica comum dos TMDs é que, quando reduzidos a uma única camada ou a poucas camadas, exibem propriedades eletrônicas, ópticas e mecânicas únicas, diferentes das suas propriedades em forma bulk (3D). Ao contrário do grafeno, o MoS2 possui um gap de energia, mas, na forma bidimensional, esse gap passa de indireto (1,2 eV) para direto (1,8 eV), e essa mudança resulta em uma fotoluminescência de alto brilho. Portanto, devido ao seu alto desempenho elétrico e óptico, o MoS2 (2D) tem grande potencial de aplicação em dispositivos eletrônicos e nos campos de geração termoelétrica. Existem diversas técnicas para produzir esse material, e uma delas é o método de Deposição Química de Vapor (CVD) consiste na formação de materiais sólidos por deposição atômica ou molecular em uma superfície, a partir de uma reação química na qual os precursores estão na fase de vapor. Os substratos foram submetidos a um tratamento ultravioleta para, entre outras vantagens, modificar suas propriedades químicas e morfológicas, introduzindo grupos funcionais que facilitam a ancoragem dos átomos dos reagentes. Construiu-se uma câmara UV/O3, na qual as amostras foram submetidas ao processo de tratamento. Após esse tratamento, os substratos foram transferidos para um forno com controle preciso de temperatura e atmosfera inerte. Esse forno tubular também foi construído com o intuito de produzir MoS2 e encontra-se no laboratório do IFQ da Universidade Federal de Itajubá. Após os ensaios, foi possível obter a formação de cristais de MoS2 em ambos os tipos de substratos, e a caracterização foi feita por meio de Microscopia Óptica e Eletrônica de Varredura para verificar os diferentes tipos e formatos das substâncias depositadas, além de análises de Difratometria de Raios X e Espectroscopia Raman para identificar os materiais presentes nos substratos.