Estudo das propriedades físicas de filmes de óxido de zinco e determinação do potencial uso como sensores

Abstract

Materiais óxidos nanoestruturados são atualmente utilizados como biossensores em aplicaçõestecnológicas.Essesmateriaistêmgrandeinteressedevidoaoseupotencialparauso em diagnósticos médicos, pois possibilitam avaliações rápidas, não invasivas e de baixo custo. Neste trabalho, filmes de óxido de zinco (ZnO) foram produzidos pelo método de deposição por sputtering, variando a pressão de trabalho, a fim de obter materiais com características específicas que possam ser usados como sensores de gás. A análise de superfície utilizando SEM revelou a formação de micro cristais e dois tamanhos médios de grãos, um maior que 1 micrômetro e o outro menor que 500 nm. A análise de difração de raios-X revelou a formação da fase wurtzita do ZnO com orientação preferencial ao longo da direção [002]. Foi determinado que a espessura dos filmes diminui à medida que a pressão de trabalho é aumentada. A análise dos dados de XRD também indica que os tamanhos médio dos cristalitos e as constantes de rede diminuem à medida que a pressão de trabalho é aumentada. Os resultados da espectroscopia UV-Vis revelaram que a energia da banda proibida dos filmes não apresenta uma tendência clara com a pressão de trabalho. No entanto, a Energia de Urbach aumenta de 0,1 a 0,3 eV, sugerindo a formação de mais defeitos à medida que a espessura dos filmes se torna mais fina. A dependência da temperatura da resistividade dos filmes na faixa de 300 a 573K mostra um comportamento semicondutor típico e indica a presença de duas energias de ativação. As medições de fotocorrente dos filmes mostraram uma boa sensibilidade à luz UV. A análise dos dados indica a presença de energias de armadilha em 0,58 e 0,63eV, sugerindo respostas rápida e lenta, respectivamente. Testes de resposta do sensor utilizando gás metano foram realizados, os quais mostraram que os filmes de ZnO podem ser usados como material para sensor de gás.