Transistores de efeito de campo (FET) baseados em nanoestruturas semicondutoras 1D: impacto da modulação do sinal elétrico sobre a performance como sensor de gás

• Processo: 16/20808-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2017
• Data de Término da vigência: 04 de fevereiro de 2023
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Acordo de Cooperação: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
• Pesquisador responsável: Marcelo Ornaghi Orlandi
• Beneficiário: Pedro Henrique Suman
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Araraquara. Araraquara , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 13/07296-2 - CDMF - Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais, AP.CEPID
• Bolsa(s) vinculada(s): 19/26333-2 - Investigação da performance como sensores de gás de dispositivos FET em operação: modelando os mecanismos de condução em nanoestruturas 1D de óxidos metálicos semicondutores por técnicas operando, BE.EP.PD
• Assunto(s): Semicondutores Sensores de gases
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Dispositivos FET | junção p-n | Nanoestruturas 1D | semicondutores | Sensores de gás | Transitores | Semicondutores nanoestruturados

Resumo

Neste projeto de pesquisa, um estudo detalhado sobre o desempenho como sensor de gás de transistores de efeito de campo (FET) baseados em nanoestruturas semicondutoras 1D é proposto. Para isso, nanoestruturas com diferentes estequiometrias do óxido de estanho (SnO2, SnO e Sn3O4) e óxido de cobre (CuO e Cu2O) serão utilizadas como canais/elementos sensor, a fim de compreender a influência da modulação do sinal elétrico nas suas respostas como sensor de gás. Os materiais serão sintetizados pelo método de redução carbotérmica e caracterizados por difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura de alta resolução (MEV) e de transmissão (MET), microscopia de força atômica (AFM) e espectroscopia de fotoelétrons de raios-X (XPS). Deposições por sputtering e microscopia de duplo feixe (feixe de íons focado, FIB) serão utilizados para montar os dispositivos FET compostos apenas por (a) um canal n, (b) um canal p e (c) um canal p-n (formado pela interseção de duas nanoestruturas cruzadas). Medidas convencionais de transistores serão realizadas a fim testar a eficiência da montagem e determinar importantes parâmetros elétricos. A resposta sensora de gás dos dispositivos FET serão analisadas após exposição à baixas concentrações (no intervalo de ppm) de gases oxidante e a redutores em diferentes temperaturas de operação. O grande desafio deste trabalho será construir e caracterizar um dispositivo FET/sensor de gás "3-em-1" com um design especial que permite estudar simultaneamente as propriedades sensoras de cada canal (canal p, canal n, e canal p-n) independentemente, em um único dispositivo. O foco será entender como otimizar o desempenho dos sensores que, se bem sucedido, poderá permitir o desenvolvimento de dispositivos sensores de gás de alto desempenho com grande potencial para futuras aplicações tecnológicas no campo da nanotecnologia. (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

MORAIS, PAULO V.; SUMAN, PEDRO H.; SCHOENING, MICHAEL J.; SIQUEIRA JR, JOSE R.; ORLANDI, MARCELO O.. Layer-by-Layer Film Based on Sn₃O₄ Nanobelts as Sensing Units to Detect Heavy Metals Using a Capacitive Field-Effect Sensor Platform. CHEMOSENSORS, v. 11, n. 8, p. 11-pg., 2023-08-01. (17/26219-0, 16/20808-0)

MORAIS, V, PAULO; SUMAN, PEDRO H.; SILVA, RANILSON A.; ORLANDI, MARCELO O.. High gas sensor performance of WO3 nanofibers prepared by electrospinning. Journal of Alloys and Compounds, v. 864, MAY 25 2021. (17/26219-0, 16/20808-0)