Interfaces Metal/Óxido Metálico: Como Contatos Metálicos Afetam a Função de Trabalho e a Estrutura de Banda do MoO3

Resumo Quando óxidos de metais de transição são usados em aplicações práticas, como eletrônica orgânica ou catálise heterogênea, eles frequentemente precisam estar em contato com um metal. Contatos metálicos podem afetar as propriedades químicas e eletrônicas de um óxido dentro dos primeiros nanômetros de contato, resultando em mudanças na reatividade química, condutividade e propriedades de alinhamento de nível de energia do óxido. Esses efeitos podem alterar a capacidade de um óxido de desempenhar sua função pretendida. Assim, a escolha do metal de contato torna-se uma consideração importante no design ao personalizar as propriedades de filmes finos de óxido de metal de transição ou nanopartículas. Aqui, interfaces metal/óxido metálico envolvendo um óxido amplamente utilizado em eletrônica orgânica, MoO3, são examinadas. Demonstra-se que os contatos metálicos tendem a reduzir o catião Mo6+ a estados de oxidação mais baixos e, consequentemente, alterar a estrutura eletrônica de valência e a função de trabalho do MoO3 quando a camada de óxido é muito fina (menos de 10 nm). O MoO3 torna-se semi-metálico e possui uma função de trabalho mais baixa perto dos contatos metálicos. O comportamento observado é atribuído a duas causas: 1) transferência de carga do nível de Fermi do metal para a faixa de condução baixa do MoO3 e 2) uma reação de oxidação-redução entre o metal e o MoO3 que resulta na oxidação do metal e na redução do MoO3. Esses resultados ilustram como as interfaces são importantes para a capacidade de um óxido de fornecer alinhamento de nível de energia.