Comparação da resposta como sensor de gás de dispositivos com nanofita única e com múltiplas nanofitas de óxido de estanho

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Masteghin, Mateus Gallucci
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Sensor de gás; Óxido de estanho; Micro fabricação; FIB; Mecanismos de interação gás-sólido; Gas sensors; Tin oxide
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/154394

Nesse trabalho, realizou-se um estudo a fim de compreender os mecanismos de transporte e as interações gás-sólido que ocorrem na superfície de nanoestruturas de SnO, Sn3O4 e SnO2, preparadas em diferentes dispositivos. Com o objetivo de se obter uma melhor compreensão dos fenômenos envolvidos, optou-se por estudar, individualmente e coletivamente (única e mútiplas), as nanofitas de cada uma das três composições, sendo que o primeiro método permite descartar interferências extrínsecas, analisando-se apenas os mecanismos intrínsecos de condução nas nanoestruturas, sem a presença de barreiras de potencias geradas pelo contato semicondutor/semicondutor e, na maioria dos casos, sem o possível contato não-ôhmico metal/semicondutor. Para isso, os materiais foram sintetizados pelo método de redução carbotérmica e, posteriormente, foram caracterizados por DRX, Raman, UV-Vis e MEV-FEG para confirmar a eficácia da síntese, parte fundamental para a obtenção de resultados confiáveis. Os materiais também foram caracterizados em relação à sua resposta como sensor de gás na presença de gases oxidantes e redutores (por exemplo, NO2 e CO) em baixas concentrações (na escala de ppm) e em temperaturas de trabalho entre 100 °C e 350°C, sendo que para atingir tais temperaturas utilizou-se o método convencional de aquecimento e o método de self-heating, sendo o último promissor por não necessitar de fonte externa para realizar o aquecimento, gerando economia de energia e possibilitando maior mobilidade na detecção de vazamentos. As principais novidades deste trabalho são a caracterização individual de nanofitas de Sn3O4 e des micro-discos de SnO como sensor de gás, o estudo da resposta sensora de nanofitas de mesma composição química com diferentes diâmetros (em nano escala), permitindo o cálculo da camada de depleção (comprimento de Debye) para cada estequiometria, e na escolha do método self-heating de aquecimento para o estudo sensor das estruturas de SnO e Sn3O4. Para realizar esses estudos, fabricou-se dispositivos individuais utilizando trilhas interdigitais e eletrodos específicos em um equipamento de feixe duplo (Focused Ion Beam - FIB) equipado para realizar litografia eletrônica. Deste modo, a principal contribuição do trabalho para a literatura será o estudo das interações sólido-gás em materiais termodinamicamente instáveis (SnO e Sn3O4), no estudo de como o gás analito influencia na espessura da camada de depressão (indiretamente, nas propriedades sensoras) e na utilização de um novo método de sensoriamento de gás (self-heating) para estes materiais. Ao final, espera-se que todo este estudo permita o desenvolvimento de materiais sensores com elevada sensibilidade, seletividade, rápido tempo de resposta e capacidade de miniaturização, sendo essa última característica muito importante quando almeja-se futuras aplicações práticas desse material em dispositivos eletrônicos portáteis.