Uma abordagem teórico-experimental dos mecanismos de condução e defeitos de interface em heteroestruturas sensoras baseados em semicondutores P-N e N-N a partir de matrizes de CeO2

Resumo

A proposta deste projeto consiste em estudar propriedades elétricas e sensoras a base de matrizes de CeO2 em forma heteroestruturada por junções p-n (CeO2/NiO) e n-n (CeO2/WO3). Avanços significativos são esperados em comparação a patente desenvolvida pelo grupo (BR10201602838 - Brasil) para esta matriz com resposta dual eletro-ótico e elétrica. Nesse trabalho pretende-se obter duas morfologias preferenciais para a matriz CeO2 e então as heteroestruturas serão acopladas e estudadas. O objetivo principal é obter um salto substancial de qualidade no entendimento entre a superfície das heterojunções e o comportamento sensor comparado a pesquisas anteriores empregando a rota de síntese solvotérmico assistida por micro-ondas. Especificamente serão avaliados os mecanismos de adsorção resultantes das diferentes interfaces (p-n e n-n) e morfologias em relação aos clusters, defeitos de superfície, e mecanismos de condução. Os dispositivos serão caracterizados utilizando as mais modernas técnicas existentes a nível atômico, estrutural, morfológico, e elétrico tais como XPS, XANES, Espectroscopia de Impedância, entre outros. O desempenho dos sensores será avaliado em atmosferas de gases oxidantes e redutores em câmara sensora desenvolvida e patenteada pelo grupo (PI20150103953 - Argentina). O desafio deste trabalho será construir heteroestruturas com um designer que permita estudar simultaneamente a relação de energia e defeitos de superfície com o tipo de junção, fatores que na literatura ainda não são explorados, e tem direta relação com sensibilidade, menor tempo de resposta e temperatura de trabalho do dispositivo sensor. Neste sentido resultados experimentais serão correlacionados a estudos teóricos e possibilitarão um profundo entendimento entre estrutura e propriedade. (AU)