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

• Processo: 17/19143-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2018
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2025
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Alexandre Zirpoli Simões
• Beneficiário: Rafael Aparecido Ciola Amoresi
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia (FEG). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Guaratinguetá. Guaratinguetá , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 13/07296-2 - CDMF - Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais, AP.CEPID
• Bolsa(s) vinculada(s): 19/09296-6 - Irradiação por laser femtosegundo em amostras de CeO2 e avanços na abordagem teórica, BE.EP.PD
• Assunto(s): Sensores de gases Materiais cerâmicos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: clusters | heterojunções | Mecanismos de Condução | Sensores de gás | Síntese solvotermal | Teorema de Wulff | Cerâmicos

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)

Publicações científicas

(18)

(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)

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CIOLA AMORESI, RAFAEL APARECIDO; DE OLIVEIRA, REGIANE CRISTINA; CICHETTO, LEONELIO, JR.; MARIELA DESIMONE, PAULA; MANUEL ALDAO, CELSO; ADOLFO PONCE, MIGUEL; GRACIA, LOURDES; SAMBRANO, JULIO R.; LONGO, ELSON; ANDRES, JUAN; et al. Pure and Ni2O3-decorated CeO2 nanoparticles applied as CO gas sensor: Experimental and theoretical insights. CERAMICS INTERNATIONAL, v. 48, n. 10, p. 12-pg., 2022-04-06. (19/09296-6, 13/07296-2, 17/19143-7)

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DE OLIVEIRA, REGIANE CRISTINA; PONTES RIBEIRO, RENAN AUGUSTO; CRUVINEL, GUILHERME HENRIQUE; CIOLA AMORESI, RAFAEL APARECIDO; CARVALHO, MARIA HELENA; APARECIDO DE OLIVEIRA, ADILSON JESUS; DE OLIVEIRA, MARISA CARVALHO; DE LAZARO, SERGIO RICARDO; DA SILVA, LUIS FERNANDO; CATTO, ARIADNE CRISTINA; et al. Role of Surfaces in the Magnetic and Ozone Gas-Sensing Properties of ZnFe2O4 Nanoparticles: Theoretical and Experimental Insights. ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES, v. 13, n. 3, p. 4605-4617, JAN 27 2021. (19/08928-9, 08/57872-1, 17/19143-7)