Modificação superficial de semicondutores nanoestruturados por irradiação com laser de femtosegundos e com feixe de elétrons visando a fabricação de sensores de gás

• Processo: 23/08467-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2023
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2024
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Alexandre Zirpoli Simões
• Beneficiário: João Victor Julião Gonçalves
• 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
• Assunto(s): Irradiação Morfologia Semicondutores Sensores Materiais cerâmicos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: irradiação | Morfologia | NiO | semicondutores | Sensores | síntese hidrotérmica microondas | Ceramicos

Resumo

Devido à constante e crescente poluição do meio ambiente, o desenvolvimento de sensores de gases seletivos e sensíveis a gases tóxicos e inflamáveis em concentrações baixas (menores que 50 ppm) e em diversas condições ambientais é de extrema importância. Para tal, diversos pesquisadores têm tentado melhorar as propriedades de materiais sensores por meio da síntese, controle morfológico, dopagem, heteroestruturas e funcionalização superficial. Neste sentido, este projeto propõe a fabricação de diferentes nanoestruturas de NiO a partir da síntese hidrotermal assistida por micro-ondas seguida de modificação superficial por irradiação com laser em femtosegundos ou por feixe de elétrons. A irradiação permitirá a obtenção de amostras com vacâncias catiônicas e propriedades similares a semicondutores tipo-p, além de heterojunções óxido/metal, que poderão melhorar a seletividade e resposta desses materiais frente a diferentes gases. As amostras preparadas terão suas propriedades estruturais e morfológicas caracterizadas por difratometria de raios-X, espectroscopia Raman, infravermelho, microscopia eletrônica de varredura e microscopia eletrônica de transmissão. Filmes sensores serão preparados a partir das amostras fabricadas e depositados sobre substratos de alumina com eletrodos ouro. O desempenho dos filmes sensores com relação à sua sensibilidade, tempo de resposta e recuperação, seletividade e temperatura de trabalho será avaliado frente a gases oxidantes e redutores, com temperatura e atmosferas controladas. A alteração da estrutura de defeitos e funcionalização da superfície sem a necessidade de dopantes ou uso de metais nobres é de grande interesse científico e tecnológico, uma vez que poderá melhorar a resposta dos filmes ao mesmo tempo em que diminui os custos e simplifica os processos de obtenção desses materiais.