Síntese e caracterização de filmes finos e espessos de ZnO: aplicação como sensores de gás

Resumo

O composto óxido de zinco (ZnO) foi um dos primeiros materiais na forma de filmes finos a ser aplicado como sensor de gases. Ainda que uma quantidade significativa de trabalhos sobre a utilização do ZnO como sensor tenha sido publicada nos últimos anos, o aumento da sensibilidade e da seletividade em relação a detecção de certos tipos gases e sua utilização em uma temperatura mais próxima a ambiente continuam sendo objetivos a serem alcançados por um grande número de pesquisadores. Diferentes trabalhos têm mostrado que estes fatores podem ser fortemente afetados através de alterações na morfologia e no tamanho das partículas, bem como através da adição de dopantes ou do uso de catalisadores. Neste contexto, este projeto de Doutorado propõe a realização da síntese do composto ZnO puro e dopado com cobalto (Zn1-xCoxO) na forma de filmes finos e espessos através de três diferentes metodologias de síntese: o método dos precursores poliméricos, o método hidrotermal convencional ou assistido por micro-ondas e o método de evaporação utilizando feixe de elétrons. Através da utilização destas técnicas, amostras de ZnO e (x= 1, 2,5, e 5 % mol) micro ou nanoestruturadas exibindo diferentes morfologias serão obtidas na forma de pó e também na forma de filmes finos e espessos. Amostras de ZnO e Zn1-xCoxO na forma de pó serão utilizadas como alvo para a evaporação dos filmes finos por feixe de elétrons. Além da caracterização através das técnicas convencionais, como uma proposta inovadora neste projeto, estamos propondo realizar um estudo "in-situ" da estrutura eletrônica e a curta distância destas amostras através da técnica de espectroscopia de absorção de raios-X (XAS) a fim de avaliar o efeito da dopagem e da exposição das amostras a diferentes tipos de gases. Finalmente, os filmes de melhor qualidade serão caracterizados quanto a sua capacidade de serem utilizados como sensores de gás através da realização de medidas elétricas.