Estudo de um fotodiodo Schottky híbrido à base de ZnO/AuNPs e PEDOT:PSS visando aplicações como sensor UV-VIS - Bertoldo, Luis Henrique Tigre (2023)
O Brasil está localizado em uma faixa do globo terrestre que é altamente exposta a radiação ultravioleta, o que torna o monitoramento da exposição a esse tipo de radiação de grande interesse tecnológico e de saúde pública. Para alcançar esse objetivo, uma abordagem viável é a fabricação de dispositivos eletrônicos impressos com materiais que respondam à faixa de detecção do ultravioleta (UV) e possam ser processados por solução. Dentre os materiais disponíveis, o óxido de zinco (ZnO) se destaca por ser amplamente conhecido e facilmente obtido por solução, além de responder especificamente à faixa A do ultravioleta (UVA), que incide em maior quantidade sobre a superfície terrestre. Para aumentar a sensibilidade do ZnO, é possível introduzir nanopartículas de ouro em seu volume, utilizando a Separação de Cargas Induzida por Plasmon (PICS). Essa técnica tem o potencial de ampliar consideravelmente a sensibilidade do ZnO à radiação UVA. Um dispositivo eletrônico com ampla relevância tanto em estudos de interfaces quanto em aplicações práticas é o diodo, considerado o "quinta-essencial" elemento da eletrônica. Nesse contexto, foram realizados estudos em um fotodiodo de barreira Schottky baseado em ZnO com nanopartículas de ouro (AuNP) inseridas em seu volume. O dispositivo contendo AuNPs, apresentou uma razão de retificação de ~103, uma altura de barreira Schottky de 0,9 eV e uma resistência em série de ~105 Ω. Vale ressaltar que o fator de idealidade do dispositivo padrão foi de 2,7, enquanto o dispositivo com AuNPs obteve um fator de idealidade de 2,4, evidenciando que ambos apresentam efeitos predominantes de resistência em série e paralelo, divergindo, assim, da teoria de emissão termiônica. Além disso, medidas de capacitância e perda dielétrica revelaram efeitos atribuídos à presença das nanopartículas de ouro, como a ocorrência de um pico característico na curva de perda dielétrica em função do aumento da capacitância. Notavelmente, a capacitância do dispositivo com AuNPs quando exposto à radiação UV foi aproximadamente quatro vezes maior em comparação ao dispositivo sem nanopartículas. Em suma, foi desenvolvido um diodo Schottky altamente sensível à radiação UVA, devido a inserção de AuNPs no volume do ZnO.