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Nanocomposites and nanostructures of II-VI and IV-VI semiconductors

By Ricardo Romano

Abstract

O desenvolvimento das nanoestruturas e suas aplicações compõem uma das áreas científicas em mais dinâmica ascensão. Grande parte dos estudos na área concentra-se nos métodos de preparação e, de uma forma geral, podem ser divididos em métodos físicos ou químicos. Os primeiros reúnem processos baseados em sistemas de feixes moleculares ou litografia, enquanto os últimos envolvem reações químicas em meios onde o crescimento dos cristais possa ser controlado e estabilizado. Nesta Tese foram preparadas nano(micro)estruturas de semicondutores II-VI e IV-VI a partir de três abordagens químicas distintas. Na primeira, foram obtidos nanocompósitos pelo encapsulamento de nanocristais de CdS e PbS no ambiente microporoso de um vidro transparente, comercialmente conhecido por Vycor®. A técnica envolvida foi a impregnação de peças do vidro com precursor single-source seguida por tratamento térmico visando a pirólise in situ do precursor. Efeitos de confinamento quântico no espectro óptico e micrografias eletrônicas de transmissão confirmaram a natureza nanométrica da fase ocluída. Na segunda, foram obtidos cristais nano e micrométricos de CdS, PbS e ZnS através da técnica conhecida por moldagem molecular por solvente coordenante, na qual precursores single-source foram tratados solvotermicamente em solventes coordenantes e levaram à formação de bastões de CdS, microestrelas de PbS e intercalatos de ZnS com etilenodiamina. Na última abordagem, nanocristais coloidais de CdSe com diferentes faixas de tamanho (2 a 7 nm) foram preparados com a finalidade de se estudar o comportamento da estrutura local e dinâmica vibracional do CdSe em função da redução no tamanho e substituição do agente de recobrimento usado na síntese.The development of nanostructures and their applications constitute one of the most exciting scientific areas. A great number of studies in this area concern the preparation methods. Generally, they are classified in physical and chemical methods. The former class is based on molecular beam and lithography techniques, while the latter involves chemical reactions where crystal growth can be controlled and stabilized. In this Thesis, II-VI and IV-VI semiconductor nano(micro)structures were prepared according to three different approaches. In the first one, nanocomposites were obtained through the encapsulation of CdS and PbS nanocrystals into a porous and transparent commercial glass, named Vycor®. Glass pieces were impregnated with single-source precursors and, then, thermally treated in order to achieve in situ pyrolysis, making use of the porous environment as the stabilizer for the crystal growth. Quantum confinement effects in the optical spectrum and transmission electron micrographs characterized the nanometric dimensions of the occluded phase. In the second approach, a technique known as molecular templating by coordenant solvents was employed in order to obtaining CdS, PbS and ZnS nano(micro)crystals showing unusual morphologies. Single-source precursors were solvothermically treated in such solvents leading to CdS nanowires, PbS microstars and ZnS-ethylenediamine intercalates. In the last approach, colloidal CdSe nanocrystals with different size ranges (2 up to 7 nm) were prepared and employed in the study of the local structure and vibrational dynamics of CdSe as a function of crystal size reduction and substitution of the covering agent used in the synthetic procedure

Topics: Nanocompositos, Nanocristais, Nanofios, Semicondutores, Nanocomposite, Nanocrystals, Nanowires, Semiconductors
Publisher: Universidade Estadual de Campinas. Instituto de Química
Year: 2007
OAI identifier: oai:agregador.ibict.br.BDTD_UNICAMP:oai:unicamp.br:vtls000414748
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