Produção e desenvolvimento de dispositivos baseados em materiais termoeléctricos

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia de Materiais

Neste documento apresenta-se o trabalho desenvolvido no âmbito da “Produção e Desenvolvimento de Dispositivos Baseados em Materiais Termoeléctricos”. O material estudado e utilizado no desenvolvimento destes dispositivos foi o pentóxido de vanádio. Este foi depositado utilizando a técnica de evaporação térmica resistiva. O estudo deste material consistiu na análise das propriedades eléctricas, termoeléctricas, ópticas, estruturais e morfológicas recorrendo a variadas técnicas de caracterização tais como efeito de Hall, condutividade em função da temperatura, medição do potencial termoeléctrico, espectroscopia do visível e infravermelho próximo, difracção de raios-X, microscopia electrónica de varrimento e microscopia de força atómica, respectivamente. Os resultados obtidos permitiram retirar conclusões em relação à influência da espessura e de diferentes temperaturas de recozimento nas propriedades do pentóxido de vanádio. Entre os resultados obtidos, e tendo em vista o objectivo deste trabalho, é de destacar a grande influência da temperatura de recozimento no potencial termoeléctrico. Os resultados mais interessantes foram observados nas amostras recozidas a 400°C e 500°C durante uma hora. Foi também feito um estudo da influência do substrato nas propriedades estruturais do pentóxido de vanádio em filme fino. Para este fim, foram utilizados substratos de vidro Corning, quartzo e silício monocristalino nos quais foram realizados ensaios de difracção de raios-X com recozimento in situ a diferentes temperaturas. Neste estudo foi também possível determinar a que temperatura se inicia a cristalização dos filmes finos depositados assim como que fases estão presentes a cada temperatura. Por fim, foi desenhado um protótipo do dispositivo termoeléctrico baseado no pentóxido de vanádio, tendo em conta a optimização das dimensões dos componentes do mesmo.