This study investigates the synthesis of calcium phosphates (CaP) from aqueous solutions of calcium hydroxide (Ca(OH)2) and phosphoric acid (H3PO4) in the presence of lactic acid (C3H6O3). Emphasis is placed onpH-dependent phosphate speciation and ionic thermodynamic activity and their role in governing phase development during aqueous precipitation. A theoretical equilibrium analysis was performed to evaluate phosphate distribution and calcium availability as a function of pH, establishing a direct link between solution chemistry, supersaturation, and precipitation behavior. CaPs were synthesized under strongly alkaline conditions (pH approximate to 11-12) with reaction times ranging from 14 to 30 min. Continuous pH monitoring revealed distinct transitions associated with precursor dissolution and nucleation. Short reaction times yielded metastable phases, while sintering at 1000 degrees C promoted transformation toward thermodynamically stable crystalline structures. X-ray diffraction combined with Rietveld refinement demonstrated phase progression as a function of reaction time and thermal treatment, and crystallite size analysis confirmed structural reorganization during sintering. The results demonstrate that pH-driven speciation directly influences intermediate complex formation and final phase assemblage, providing a rapid and controlled route for the synthesis of calcium phosphate ceramics.

Os conceitos teóricos que descrevem os fenômenos presentes em superfícies e filmes finos envolvem a física, a química, a biologia e a ciência dos materiais.Essa multidisciplinaridade pode ser observada, por exemplo, na catálise heterogênea e nos processos que envolvem a modificação da superfície de um material por meio de plasma, ataque químico, implantação iônica, radiação ou deposição de filmes finos.A modificação de superfícies tem contribuído para avanços tecnológicos expressivos.São inúmeros os exemplos de tratamentos de superfície já bem estabelecidos na indústria, destacando-se aqueles aplicados aos materiais metálicos para aumentar a resistência à corrosão e ao desgaste, os aplicados ao silício para aumentar a eficiência de células solares e os aplicados aos biomateriais para promover mudanças químicas necessárias à adesão das células

Abstract In this work, CH3NH3PbI3 perovskite thin films were deposited by the spray-coating method in ambient conditions using different deposition temperatures and annealing times. They were then exposed to high humidity in order to investigate the relation between processing parameters and degradation mechanisms. FTIR and XRD analyses identified two degradation mechanisms, one reversible, the formation of monohydrated perovskite, CH3NH3PbI3∙H2O, and another irreversible, the decomposition of perovskite into PbI2 and CH3NH3I. It was found that perovskite degradation is very sensitive to deposition parameters and that long annealing times at high temperatures increase compound stability, retarding reversible degradation even after a long exposure to ambient conditions. This is attributed to the formation of a small amount of PbI2 during deposition that acts as a protective layer against moisture, preventing the formation of monohydrated perovskite. Additionally, no signs of dihydrated perovskite were found in the films even after 50 days of exposure to high humidity.

Organic solar cells are very attractive for solar energy conversion due to their low cost, flexibility, lightness, and potential for manufacturing via roll-to-roll process. One of the materials most used as hole transport layer in these cells is the PEDOT: PSS polymer. However, this polymer easily degrades under environmental conditions, limiting the device lifetime. In this work MoO3 films were deposited by reactive radio frequency sputtering for being used as hole transport layer in organic solar cells. The effect of deposition parameters, such as working power and substrate temperature, was investigated. The x-ray diffraction data showed that the films deposited at 200 degrees C were amorphous or nanocrystalline, regardless the deposition power, except for those deposited at the lowest power, 125 W, which contained a small amount of the beta-MoO3 phase. The transmittance of these films, measured in a UV-VIS spectrophotometer, ranged from 60% to 75%. Unlike deposition power, the substrate temperature significantly affected the microstructural and optical properties of the films. The results showed that films deposited above 250 degrees C were crystalline and consisted of a mixture of beta-MoO3 and alpha-MoO3 phases, the percentage of the alpha-MoO3 phase increasing with temperature. The surface images of the films confirmed the important role of the substrate temperature on the crystallization of the films, showing the increase of crystallization with the temperature. The results of UV-Vis spectroscopy showed that the substrate temperature can be used as a parameter for bandgap tuning, with the values changing from 2.7 eV to 3.1 eV as temperature increases.

The spray technique for thin film deposition stands out for its versatility, simplicity and efficiency. In this work, two different spray techniques, conventional and ultrasonic, were used for the production of graphene oxide films, the first one was an industrial equipment for ultrasonic spray production and the second, an adaptation performed with an airbrush, a solenoid, a circuit electric and a program in C ++ language, called conventional spray. The films obtained were characterized with respect to thickness, electrical resistivity, transmittance and morphology. The samples produced by the conventional method presented thicknesses and transmittances more suitable for electronic applications, since the smaller sheet resistances were obtained by the ultrasonic spray method. The morphology of the films shows a better uniformity for the samples obtained by means of the ultrasonic spray technique. The comparative analysis of the results indicated that the conventional spray equipment, although much simpler and low cost, was able to achieve results as satisfactory as those obtained in an industrial ultrasonic spray equipment. The great advantage of the industrial equipment is the possibility of producing several samples simultaneously, while the conventional spray adapted has the benefit of speed, deposition possibility with larger graphene oxide sheets and accessibility of the production and operation of the system.

RESUMO A técnica de deposição de filmes por spray destaca-se por sua versatilidade, simplicidade e eficiência. Neste trabalho, dois equipamentos de spray distintos foram empregados para produção de filmes de óxido de grafeno: o primeiro, um equipamento industrial para produção por método ultrassônico e o segundo, uma adaptação realizada com um aerógrafo, um solenoide, um circuito elétrico e um programa em linguagem C++, denominado de método convencional. Os filmes obtidos foram caracterizados com respeito à espessura, resistividade elétrica, transmitância e morfologia. As amostras produzidas pelo método convencional apresentaram menores espessuras e maiores transmitâncias, sendo, desse modo, mais adequadas para aplicações optoeletrônicas. Já as menores resistências de folha foram obtidas pelo método de spray ultrassônico. A morfologia dos filmes aponta melhor uniformidade para as amostras obtidas por meio da técnica ultrassônica. A análise comparativa dos resultados indicou que o equipamento convencional, apesar de ser muito mais simples e de baixo custo, foi capaz de alcançar resultados tão satisfatórios quanto os obtidos em um equipamento industrial de spray ultrassônico. A grande vantagem do equipamento industrial está na possibilidade de produção de várias amostras simultaneamente, enquanto o convencional adaptado tem como benefício a rapidez, possibilidade de deposição com folhas de óxido de grafeno maiores e acessibilidade da produção e operação do sistema.

This work investigates the microstructural and morphological changes on CIGS thin films submitted to a post-deposition heat treatment. The CIGS 1000 nm-thick films were deposited at room temperature by RF magnetron sputtering onto glass substrates covered with molybdenum films. After deposition, the samples were submitted to a heat treatment, with temperatures ranging from 450 to 575 oC. The treatment was also carried out under a selenium atmosphere (selenization), from 400 to 500 oC. Morphological analyzes showed that the as-deposited film was uniform and amorphous. When the treatment was carried out without selenization, the crystallization occurred at or above 450 oC, and the grains remained nanosized. However, high temperatures led to the formation of discontinuities on the film surface and the formation of extra phases, as confirmed by X-ray diffraction data. The crystallization of the films treated under selenium atmosphere took place at lower temperatures. However, above 450 °C the film surface was discontinuous, with a lot of holes, whose amount increased with the temperature, showing that the selenization process was very aggressive. X-ray diffraction analyses showed that the extra phases were eliminated during selenization and the films had a preferential orientation along [112] direction. The results indicate that in the manufacturing process of solar cells, CIGS films deposited at room temperature should be submitted to a heat treatment carried out at 450 °C (without selenization) or 400 °C (with selenization).

Methylammonium lead iodide (CH3NH3PbI3) perovskite has been proposed as a key component of thin film solar cells. In this work, the influence of substrate temperature on the properties of spray deposited CH3NH3PbI3 thin films was investigated. The main purpose of this work was to determine the best conditions to deposit and crystallize CH3NH3PbI3 perovskite thin films in a single step. An automatic spray system was used for depositing a solution of lead iodide and methylammonium iodide onto heated substrates under ambient conditions for just one second. After deposition the samples were held at the same temperature for 30 s. The substrate temperature varied from 60 °C to 140 °C. Substrate temperatures in the low range (60 °C–80 °C) led to films with needle-like or dendritic grains, extra phases, and poor coverage due to the low solvent evaporation rate, while depositions above 120 °C led to thermal decomposition of the film. The best results were obtained for substrate temperatures of 100 °C and 120 °C, which produced dense perovskite films with large equiaxed grains and good coverage. The transmittance spectra of these films showed the perovskite characteristic absorption edge at 780 nm. In addition, the Fourier-transform infrared spectra did not show any peaks associated with the solvent, confirming its evaporation and indicating that a 31 s overall processing time is enough to achieve a full perovskite crystallization.

RESUMO Filmes finos de VOX (camada e multicamadas) foram fabricados por pulverização catódica com rádiofrequência assistida por campo magnético constante para aplicação em detectores de radiação infravermelha do tipo bolômetro. As amostras foram fabricadas sem quebra de vácuo a partir de três alvos: V2O3; VO2 e V2O5. Um sistema de pulverização catódica com três catodos foi construído para a realização deste trabalho. Os resultados mostraram que ambas as configurações, camadas e multicamadas, apresentaram TCR semelhantes, da ordem de 2 %/K, e resistência de folha inferior a 20 kΩ/quad, sendo ambas recomendadas para emprego em bolômetros.

VOx thin films (single and multilayers) were fabricated by RF magnetron sputtering for application in bolometers. The samples were deposited without vacuum break from three targets: V2O3; VO2 and V2O5. A RF magnetron sputtering system with three cathodes was built to carry out the depositions. The results showed that both configurations, single layers and multilayers, presented similar values of TCR, roughly 2%/K, and sheet resistance less than 20 k Omega/sq, being recommended for application in bolometers.

The bioactivity of calcium phosphate (CaP) coatings can be controlled by different CaP phase precipitation and/or addition of foreign ions to their crystal lattice. Cationic substitution of strontium (Sr) into CaP coatings has gained a great attention due to the unique potential of Sr ions on stimulating new bone formation while inhibiting bone resorption. In this study, a novel route was used for producing Sr-substituted calcium phosphate coating on metallic substrates, containing 5 mol%, 10 mol% and 15 mol% Sr concentration, by chemical deposition method. The obtained Sr-substituted calcium phosphate coatings were structurally characterized by X-ray diffraction (XRD) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) analyses. The presence of strontium ions into calcium phosphate phase fostered monetite precipitation, instead of brushite, and this cationic substitution was investigated by Rietveld refinement method. FEG-SEM analysis showed the bioactivity behavior by the precipitation of characteristic bone-like apatite on the 5% Sr-monetite and HA coatings after 14 days of incubation, using McCoy culture medium. The biological performance of the coated surfaces showed that hDPSCs viability was enhanced in the presence of Sr2+ ion concentration up to 10 mol% (p < 0.05) when compared to the uncoated titanium substrates and hydroxyapatite coatings. The results suggested the 5% Sr-monetite as a potential alternative for hydroxyapatite coatings, because of the improved biological responses in this study.

Este trabalho visa caracterizar células solares de CIGS crescidas sobre substratos flexíveis de aço inoxidável. O trabalho faz parte de um programa de colaboração entre o Instituto Militar de Engenharia (IME) e o Florida Solar Energy Center (FSEC). As células foram parcialmente produzidas no FSEC e finalizadas no IME. No FSEC foi fabricada a estrutura substrato/contato/CIGS, enquanto que no IME foi produzida a camada janela (CdS) e a estrutura de contato frontal, que consistia de uma bicamada de ZnO/ZnO:Al sob uma grade metálica de Cr/Ag. A eficiência média alcançada foi de 1,3%. Os resultados mostraram que os baixos valores de eficiência foram ocasionados pelas resistências em série e paralelo, bem como pela quantidade insuficiente de gálio no filme de CIGS. A ausência de sódio nos filmes de CIGS também contribuiu para limitar a eficiência, pois levou a correntes muito baixas. Os valores poderão ser melhorados, introduzindo-se um tratamento para difusão de sódio e uma barreira de difusão entre o substrato e o contato de Mo para evitar a difusão de Fe proveniente do substrato.

A passivação em células de silício cristalino é uma etapa importante para reduzir a recombinação dos portadores de carga minoritários na superfície da lâmina de silício e aumentar a eficiência. O objetivo deste artigo é avaliar o uso de um filme fino do material condutor transparente (TCO) ZnO:Al para passivação das regiões altamente dopadas n+ e p+ de células solares de silício cristalino com homojunção antes e após o processamento térmico em forno de esteira com diferentes temperaturas. Foram preparadas amostras a partir de lâmina de Si-Cz, tipo p e tipo n dopadas com fósforo e com boro em ambas as faces, respectivamente. Um filme fino de ZnO:Al foi depositado em ambas as faces das amostras pelo método de pulverização catódica com rádio frequência. Para avaliar a passivação das superfícies mediu-se o tempo de vida efetivo dos portadores de carga minoritários com as amostras submersas em ácido fluorídrico e com o filme de TCO sem e com processamento térmico em forno de esteira. Comprovou-se que o ZnO:Al é um material que passiva a região altamente dopada p+ de células solares de silício cristalino com homojunção de forma eficaz. Verificou-se um aumento no tempo de vida efetivo dos portadores de carga minoritários de 300 % para a temperatura do processamento térmico otimizada experimentalmente de 500 °C. Por outro lado, constatou-se que o material TCO avaliado não resulta em passivação eficaz na região altamente dopada n+. Portanto, concluiu-se que na célula solar de silício com campo retrodifusor seletivo de boro e alumínio, o ZnO:Al pode ser utilizado para passivar a superfície posterior dopada com boro de forma eficaz. Este material também pode ser utilizado para passivar a face frontal de células solares monofaciais p+nn+ ou bifaciais. O estudo de materiais TCOs como filmes de passivação de células de Si é inédito.

This work describes the kinetics of conversion of brushite coatings, produced by chemical deposition, to hydroxyapatite. The conversion was performed in alkaline solution at three temperatures: 50°C, 55°C, and 60°C. The evolution of the transformation was assessed by X-ray diffraction, and the phase fractions were determined by Rietveld refinement. The Johnson–Mehl–Avrami equation was applied to the data in order to describe the conversion mechanisms. The value of 42kJ/mol obtained for the conversion activation energy is of the same order as found in similar surface-controlled dissolution processes. The Avrami exponent was n=3.5, which is consistent with an interface-controlled growth of three-dimensional HA crystals with decreasing nucleation rate.

Este trabalho tem por objetivo caracterizar filmes de CdTe crescidos em substratos poliméricos de poliimida pela técnica de sublimação em espaço reduzido (CSS). Como esta técnica envolve temperaturas de substrato entre 500 e 630 ºC, as quais não são suportadas pelo polímero, a proposta do trabalho é adaptar o processamento de filmes de CdTe para que os mesmos sejam crescidos pela técnica CSS em temperaturas de substrato mais baixas, porém com alta cristalinidade, visando a fabricação de células de CdS/CdTe em substratos flexíveis. As propriedades de cinco substratos de poliimida fornecidos pela DuPont™ foram investigadas a partir de análises termogravimétricas, medidas de transmitância e testes de resistência à temperatura. Os resultados mostraram que a poliimida Kapton®PV9101 era a mais indicada para a deposição dos filmes de CdTe, pois suportou temperaturas de até 460 ºC. Os filmes de CdTe foram depositados sobre o Kapton®PV9101 em várias temperaturas. Todos apresentaram elevada cristalinidade com forte orientação preferencial na direção [111]. No entanto, os filmes com maior tamanho de grão, em torno de 1 m, foram aqueles depositados a 460 ºC. Temperaturas inferiores eram mais adequadas para o substrato, mas limitaram o tamanho de grão, o que comprometeria, via recombinação, o processo de transporte de cargas na célula solar.

RESUMO A energia solar fotovoltaica é atualmente um mercado consolidado. Entre 2010-2016, a taxa de crescimento global de instalações fotovoltaicas foi de 40%, um crescimento dificilmente alcançado por outros segmentos da indústria tecnológica. Células solares de silício responderam por 94% do mercado em 2016, enquanto a parcela referente aos filmes finos foi de 6%. Um dos materiais empregados no segmento fotovoltaico de filmes finos é o disseleneto de cobre índio e gálio (CIGS). Este trabalho apresenta os primeiros resultados de um programa colaborativo entre o Instituto Militar de Engenharia e o Florida Solar Energy Center, que visa à fabricação de células fotovoltaicas de CIGS. Os dispositivos com a configuração vidro/Mo/CIGS/CdS/ZnO/ZnO:Al/metal foram fabricados no Florida Solar Energy Center e caracterizados no Instituto Militar de Engenharia, a partir das medidas de resposta espectral e dos parâmetros fotovoltaicos extraídos das curvas corrente-tensão. A maior eficiência alcançada foi 3,8%. Os resultados mostraram que a eficiência foi basicamente limitada pelo fator de forma e pela tensão de circuito aberto. Resistências em série e paralelo foram responsáveis pelo baixo valor de FF, enquanto que a ausência do tratamento pós-deposição na presença de metais alcalinos e a quantidade de gálio insuficiente foi responsável pelo baixo Voc. Os resultados também sugerem variações na espessura da camada de CdS, causadas provavelmente pela agitação excessiva da solução precursora durante a deposição por banho químico.

RESUMO Dispersões de óxido de grafeno (GO) e de óxido de grafeno reduzido (rGO) foram produzidas, respectivamente, por via química através do método de Hummers modificado e por redução do GO com adição de polímero PSS (poli (4-estirenosulfonato de sódio)) e ácido ascórbico. Amostras de GO e rGO/PSS foram caracterizadas pelas seguintes técnicas: microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia Raman e espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS). A partir das dispersões foram depositados filmes finos em substratos de vidro pelos seguintes métodos: spray, dip coating e spin coating. Os filmes produzidos foram, em seguida, tratados termicamente para melhoria da aderência nos substratos e, especificamente para os filmes de GO, para redução, de modo a formar o óxido de grafeno reduzido termicamente (trGO). Os filmes foram caracterizados quanto a espessura, morfologia, transmitância e resistência de folha. Por meio das caracterizações realizadas a partir das dispersões foi possível observar folhas de grafeno pela microscopia óptica, indicando o sucesso do método de produção empregado; por meio do XPS, determinou-se a composição das amostras de GO e rGO e confirmou-se que a redução com ácido ascórbico foi efetiva; as transmitâncias obtidas mostraram-se dentro da faixa indicada para aplicação e as resistividades de algumas amostras, alcançaram valores próximos a de materiais tradicionalmente aplicados como filmes transparentes e condutores.