Desenvolvimento de homojunções de CuWO4/CuWO4-x e otimização de filmes de CuWO4 para fotogeração de H2 e fotodegradação de poluentes

Resumo

O tungstato de cobre (CuWO4) é um semicondutor com bandgap de 2,3 eV utilizado em baterias de lítio, sensores e também em aplicações fotoeletroquímicas (PEC) e fotocatalíticas (PC). Materiais para aplicação em PEC e PC precisam ser otimizados, por exemplo, em termos de respostas elétricas, como fotocorrente e fotovoltagem. Essa otimização envolve suas superfícies e interfaces com os eletrólitos e a situação torna-se mais complexa pelo fato de que os processos de transferência de carga nas interfaces ocorrem na presença de luz. Nesse contexto, propõe-se aqui a deposição, otimização de filmes de CuWO4 e homojunções CuWO4/CuWO4-x e investigação dos processos de transferência de carga entre os filmes e eletrólito no escuro e na presença de luz. O intuito é otimizar a composição dos materiais e sua eficiência em processos fotoeletroquímicos, gerando H2, e fotocatalíticos, e para degradar poluentes, ambos usando luz solar. Os filmes serão crescidos utilizando-se a técnica de co-sputtering reativo, na qual serão feitas deposições com dois alvos metálicos (Cu e W), operando simultaneamente, proporcionando maior controle dos metais depositados além de deposições sob regime de modulação do fluxo de O2, com a finalidade da criação de homojunções do tipo CuWO4/CuWO4-x. Essas camadas criam estados doadores e produzem modulações no nível de Fermi do material, as quais podem favorecer a separação entre portadores fotogerados, aumentando a eficiência dos dispositivos. A pesquisa compreende um estágio no laboratório Osterloh, Universidade da California - Davis, onde haverá a caracterização fotoeletroquímica dos dispositivos, além de medidas dos potenciais de superficie, analisando os processos de transferência de cargas fotoinduzidas e a eficiência dos fotoeletrodos de CuWO4 para geração de H2.