Resumo Filmes de Cu1-xInxSe2 (0,45≤x≤0,80) foram depositados em substrato de vidro pela técnica de spray-pirólise para utilização como camada absorvedora de células fotovoltaicas. As propriedades estruturais, morfológicas, ópticas e elétricas dos filmes preparados foram analisadas em função da variação da estequiometria utilizada. A análise por difração de raios X mostrou que os picos mais intensos foram de orientação (204/220) e que os filmes possuíram as fases CuSe, CuSe2 e CuInSe2. Os filmes apresentaram superfície uniforme e sem trincas, independente da estequiometria utilizada. Na caracterização elétrica, os filmes depositados apresentaram energia de ativação do processo de condução elétrica com valor médio de 0,74 eV e comportamento típico para semicondutores. A caracterização óptica foi realizada no intervalo de comprimento de onda de 350 a 1100 nm e os filmes apresentaram coeficiente de absorção na ordem de 103 cm-1 no comprimento de onda de 550 nm e gap óptico de 1,4 eV. Os resultados indicaram que a condição de deposição mais adequada para filmes visando sua aplicação como camada absorvedora teve como temperatura de substrato de 400 °C, fluxo de solução de 1 mL/min, tempo de deposição de 10 min e estequiometria de Cu0,2In0,8Se2, obtendo assim filmes sem trincas, apresentando maior coeficiente de absorção de 6,8x103 cm-1 para o comprimento de onda de 550 nm, espessura de aproximadamente 2,5 mm e resistividade elétrica de 0,13 kΩ.m na temperatura ambiente.

Abstract Cu1-xInxSe2 (0.45≤x≤0.80) films were deposited on glass substrate by spray pyrolysis technique, for use as absorbing layer of photovoltaic cells. The structural, morphological, optical and electrical properties of the films were analyzed according to the variation of the stoichiometry used. The analysis by X-ray diffraction showed that the most intense peaks were of orientation (204/220) and the films have the phases CuSe, CuSe2 and CuInSe2. The films showed uniform surface without cracks independently of the stoichiometry used. In the electrical characterization, the deposited films showed activation energy of the electrical conduction process with average value of 0.74 eV and typical behavior for semiconductors. The optical characterization was performed at the wavelength gap of 350 to 1100 nm, and the films showed absorption coefficient on the order of 103 cm-1 in the wavelength of 550 nm and optical band gap of 1.4 eV. The results indicated that the most suitable condition for deposition of films for their application as absorbing layer had as substrate temperature 400 °C, a solution flow rate of 1 mL/min, deposition time of 10 min and stoichiometry of Cu0.2In0.8Se2, thus obtaining films without cracks, with large absorption coefficient of 6.8x103 cm-1 for the wavelength of 550 nm, thickness of approximately 2.5 µm and electrical resistivity of 0.13 kΩ.m at room temperature.

Foram produzidos filmes de zircônia estabilizada com 8 mol% de itria (8YSZ) por spray pirólise, que podem ser aplicados como eletrólitos de células a combustível de óxido sólido. A técnica de spray pirólise tem como vantagens ser de simples manuseio, baixo custo de operação, versátil e eficiente na obtenção dos filmes cerâmicos. Entretanto, como desvantagens principais encontram-se a grande quantidade de fatores que interferem na qualidade e a reprodutibilidade. Visando estabelecer a influência destes parâmetros na morfologia dos filmes, utilizou-se a técnica de planejamento de experimentos, com três parâmetros determinados com principais: temperatura de deposição (T), fluxo da solução (F) e tempo de deposição (t). A morfologia dos filmes foi analisada por microscopia ótica com aumentos de 400x em campo claro e escuro, avaliando a presença de trincas, poros, partículas salinas e rugosidade. Para a execução das análises empregou-se o software ImageJ, que possibilitou a quantificação da influência dos parâmetros de deposição na morfologia. Realizou-se a modelagem dos resultados obtendo-se que os filmes de melhor morfologia, dentro dos parâmetros estudados, seriam produzidos com temperatura de deposição 320 ºC, tempo de deposição 32 min e fluxo 1,4 mL/min. O filme de 8YSZ depositado com os parâmetros modelados foi tratado termicamente a 1000 ºC por 300 min com o objetivo de se alcançar a estrutura cristalina cúbica do tipo fluorita. A estrutura do filme foi analisada por difração de raios X, apresentando-se policristalino e com estrutura cúbica de face centrada do tipo fluorita, com orientação preferencial dos grãos no plano (111). As propriedades morfológicas dos filmes foram analisadas por microscopia de força atômica, indicando ter-se obtido um filme homogêneo, isento de microtrincas e microporos.

Films of 8 mol% yttria-stabilized zirconia (8YSZ) were prepared by spray pyrolysis, which can be used as electrolytes in solid oxide fuel cells. The spray pyrolysis technique has advantages such as simple handling, low cost of operation, versatile and effective in getting ceramic films. However, the major disadvantages are several parameters that can affect quality and reproducibility of the deposited films. Therefore, in order to establish the influence of the deposition parameters on the morphology of the films, the technique of factorial design of experiments was used with the determination of three parameters: deposition temperature (T), solution flow (F) and deposition time (t). The morphology of the films was analyzed by optical microscopy with 400x magnification in bright and dark fields, considering the effect of cracks, pores, salt particles and roughness. For the statistical analysis the ImageJ software was used, which allows the quantification of the influence of deposition parameters in the morphology. The parameters modeling was carried out, obtaining as results what the best film would be prepared at 320 ºC, 32 min deposition time and flow of 1.4 mL/min. The deposited film with the modeled parameters was heated at 1000 ºC for 300 min. The structure of the film was analyzed by X-ray diffraction, showing polycrystalline with fcc fluorite type structure, with preferential orientation of grains in the (111) direction. The morphological properties of the films were analyzed by atomic force microscopy, indicating that the film is homogeneous and free of microcracks and micropores.

As porcelanas aluminosas são utilizadas como materiais de isoladores elétricos de alta tensão. Este tipo de porcelana se caracteriza por apresentar excelentes propriedades físicas, mecânicas e elétricas. As porcelanas aluminosas são fabricadas usando-se formulação de massa do tipo composta contendo caulim, argila plástica, feldspato e alumina. Na literatura é encontrada uma larga faixa de composições para essas porcelanas. Por outro lado, o setor de rochas ornamentais gera enormes quantidades de resíduos sólidos ricos em compostos fundentes, que podem ser usados como matéria-prima alternativa na fabricação de porcelanas. Neste trabalho foi estudada porcelana elétrica aluminosa incorporada com até 35 % em peso de resíduo de rocha ornamental em substituição do feldspato sódico, que é uma matéria-prima natural. As massas cerâmicas foram preparadas pelo processo via seca. Peças de porcelanas aluminosa em forma de disco foram preparadas por prensagem uniaxial a 50 MPa. As amostras foram sinterizadas em forno tubular a 1350 ºC por 1h. As seguintes propriedades tecnológicas foram avaliadas: retração linear, absorção de água, massa específica aparente, porosidade aparente, resistência à compressão e resistividade elétrica. A microestrutura sinterizada foi acompanhada por microscopia eletrônica de varredura e difração de raios X. Os resultados experimentais mostram que o resíduo de rocha ornamental pode substituir em até 10 % em peso o feldspato sódico na formulação de porcelana aluminosa. A microestrutura sinterizada foi fortemente influenciada pela adição do resíduo de rocha ornamental.

Aluminous porcelains are used as materials for high voltage electrical insulation. This type of porcelain is characterized by their excellent physical, mechanical and electrical properties. Aluminous porcelains are manufactured using compound body formulation containing kaolin, plastic clay, feldspar and alumina. A wide range of compositions is found in the literature for these porcelains. On the other hand, the ornamental rock sector generates huge amounts of solid wastes rich in flux materials, which can be used as an alternative raw material in the manufacture of porcelains. The present work studied aluminous electrical porcelain with up to 35 wt.% of ornamental rock waste in replacement of sodium feldspar, which is a natural raw material. The ceramic pastes were prepared by the dry process. Pieces of disc-shaped aluminous porcelain were prepared by uniaxial pressing with 50 MPa. The samples were sintered in a tubular furnace at 1350 °C for 1h. The following technological properties were evaluated: linear shrinkage, water absorption, bulk density, apparent porosity, compressive strength and electrical resistivity. The sintered microstructure was analyzed by scanning electron microscopy and X-ray diffraction. Experimental results show that ornamental rock waste can replace up to 10 % of sodium feldspar in the formulation of aluminous porcelain. The sintered microstructure was strongly influenced by the addition of ornamental rock waste.

Neste trabalho, filmes finos de óxido de cério foram depositados em substrato de vidro utilizando-se a técnica spray pirólise. CeCl3.7H2O diluído em água e álcool isopropílico foi utilizado como material precursor. O principal objetivo deste trabalho foi verificar a influência dos parâmetros de deposição nas propriedades desses filmes. Verificou-se que filmes depositados em temperaturas superiores a 400°C, para tempos de até 10 minutos, apresentaram-se livres de trincas, com superfície continua, densos e com boa aderência ao substrato. As espessuras dos filmes, cujos valores variaram entre 0,3 e 1,0 μm, foram medidas por meio de análises de MEV. Análises por difração de raios-X revelaram que os filmes obtidos apresentam-se policristalinos, com uma estrutura cúbica do tipo fluorita. Os filmes apresentaram pouca variação tanto na condutividade elétrica quanto na energia de ativação do processo de condução elétrica, com o aumento da temperatura de deposição. A energia de ativação média encontrada para os filmes foi de 0.60 ± 0.03 eV.

Cerium dioxide thin films were deposited on glass substrates, using spray pyrolysis technique. CeCl3.7H2O diluted in water and isopropyl alcohol were used as precursors materials. The influence of the deposition parameters on the film properties was investigated. It was observed that films deposited in temperatures higher than 400°C were free from cracks, with continuous surface, dense and good adherence to the substrate. The film was measured by SEM analyses; the thickness values ranged between 0,3 and 1,0 µm. Analyses by X-rays diffraction (XRD) revealed that the films were polycrystalline with a cubic structure of fluorite type. The dependence of both the electrical conductivity and activation energy of the electrical conduction process on the deposition temperature was small. The activation energy was of 0.60 ± 0.03 eV.

Filmes finos de alumina dopados com cério depositados por spray-pirólise podem ser utilizados como emissores fotoluminescentes na faixa do violeta-azul (360 - 410 nm). Todos os espectros destes filmes apresentaram espectros assimétricos resultantes da superposição de dois picos centrados em 365 e 395 nm. Os filmes envelhecidos apresentaram intensidade de luminescência menor que a observada nas amostras como-depositadas. Além disto, foi observado nos espectros das amostras envelhecidas um desvio da banda de emissão para menores comprimentos de onda. O tratamento térmico a 300 ºC durante oito horas diminuiu a intensidade de luminescência tanto das amostras como-depositadas como envelhecidas. Os filmes tratados apresentaram ainda uma razão entre as áreas dos picos centrados em 365 e 395 nm, menor que a observada nos filmes não-tratados levando ao deslocamento da banda de emissão para maiores comprimentos de onda.

Thin films of alumina doped with cerium deposited by spray-pyrolysis can be used as photoluminescent emitters in the range of the violet-blue (360 - 410 nm). All of the spectra of these films presented asymmetrical features those are resultants of the overlap of two peaks centered in 365 and 395 nm. The aged films presented smaller luminescence than that observed in the as-deposited samples. Besides, it was observed in the spectra of the aged samples a deviation of the emission band for smaller wavelengths. The thermal treatment at 300 ºC for eight hours reduced the luminescence intensity of the as-deposited samples and of the aged samples. The treated films presented a ratio of peak areas centered in 365 and 395 nm smaller than observed in the non-treated films taking to the displacement of the emission band for larger wavelengths.