Neste trabalho de iniciação científica, investigamos a fotocondução do óxido de zinco (ZnO), que possui diversas propriedades interessantes com destaque para: seu gap óptico largo. em torno de 3,4 eV; boa transparência no visível; e diversas possibilidades de sintetização aliada à abundância de zinco na natureza, o que minimiza o custo relativo de produção de dispositivos baseados em filmes de ZnO. Além disso, durante sua síntese ocorrem a formação de defeitos na estrutura da amostra, que podem alterar significativamente as propriedades físicas do material. Devido a essa forte relação entre condições de crescimento e as propriedades da amostra, o estudo e consequentemente aprimoramento de técnicas envolvendo o ZnO tem um viés tecnológico imenso.

Para esse estudo, focamos no fenômeno da fotocondução que nada mais é do que o aumento na condutividade de um material após a incidência de luz com determinado comprimento de onda. Assim que excitados, os elétrons da banda de valência podem ser promovidos para a banda de condução, interagindo com níveis de defeitos fazendo com que os tempos de resposta à luz e de recuperação no escuro sejam afetados. A caracterização da amostra em termos desses tempos a partir desse estudo permite a classificação do material para aplicações rápidas como sensores de luz, ou lentas, como de atmosfera.

As amostras na forma de filmes finos foram sintetizadas através de Spray-Pirólise sob substratos de vidro.  Posteriormente, uma amostra foi tratada termicamente sob atmosfera controlada de Nitrogênio e a outra sob atmosfera controlada de Oxigênio, com o objetivo de investigarmos a influência do tratamento térmico em suas propriedades elétricas assim como na fotocondução.

Verificou-se o comportamento convencional de fotocondução nas duas amostras, porém os tempos de resposta/recuperação, assim como a intensidade de corrente observada na amostra tratada em oxigênio são maiores quando comparados aos obtidos na amostra tratada com nitrogênio.  Além disso, o tempo de saturação da corrente na amostra tratada em O₂ é muito maior do que em N₂, indicando que devido a interações com níveis de defeitos os elétrons possuem um maior tempo de vida, demorando mais para recombinar-se. Isso ocorre devido à adsorção de O₂, que contribui para o aprisionamento de elétrons livres, e à criação de níveis intermediários no bandgap, aumentando assim a resistividade. Estes resultados evidenciam que alguns níveis de defeitos atuam como armadilhas para elétrons e podem ser modificados através de tratamentos térmicos sob atmosfera controlada.

Abordamos também os processos de fotocondutividade de filmes finos de ZnO de forma semi-quantitativa, utilizando para isso um modelo matemático e técnicas de programação. Este estudo colaborou para o enriquecimento da compreensão a respeito do mecanismo de fotocondução de filmes finos desse óxido. Essa análise foi feita através de um sistema de equações de taxa para os fotoportadores, levando em conta parâmetros probabilísticos de captura e recombinação. Concluímos que, dependendo da relação entre esses parâmetros, o sistema pode se comportar de maneiras diferentes quanto a sua condutividade. Como tais parâmetros estão intimamente ligados à estequiometria da amostra, podemos utilizar esse estudo para aprimorar nossos métodos de síntese de acordo com a aplicação desejada.