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

Experimental and Theoretical Insights into the Structural Disorder and Gas Sensing Properties of ZnO

Texto completo
Autor(es):
de Lima, Bruno Sanches [1] ; Martinez-Alanis, Paulina R. [2] ; Guell, Frank [2] ; dos Santos Silva, Weverton Alison [1] ; Bernardi, Maria I. B. [1] ; Marana, Naiara L. [3] ; Longo, Elson [4] ; Sambrano, Julio R. [3] ; Mastelaro, Valmor R. [1]
Número total de Autores: 9
Afiliação do(s) autor(es):
[1] Univ Sao Paulo, Sao Carlos Inst Phys, Sao Carlos, SP - Brazil
[2] Univ Barcelona, ENFOCAT IN2UB, E-08028 Barcelona - Spain
[3] Sao Paulo State Univ, Modeling & Mol Simulat Grp, BR-01049010 Bauru, SP - Brazil
[4] Fed Univ Sao Carlos UFSCar, Dept Chem, BR-13565905 Sao Carlos, SP - Brazil
Número total de Afiliações: 4
Tipo de documento: Artigo Científico
Fonte: ACS APPLIED ELECTRONIC MATERIALS; v. 3, n. 3, p. 1447-1457, MAR 23 2021.
Citações Web of Science: 0
Resumo

Recently, it was demonstrated that ZnO thin films sputtered under oxygen-rich atmospheres exhibit localized structural disorder with a significant impact on their physical properties due to the presence of high energetic ions in the plasma. Here, highly disordered ZnO thin films have been realized simply by using a metallic Zn target under a deposition atmosphere of pure oxygen (O-2). The results of XRD and Raman spectroscopy show that the defects induced during the deposition crystallize a highly disordered wurtzite-type structure. In addition, theoretical DFT calculations were applied for a better comprehension of the nature of these structural defects, in which it is shown that the presence of Zn and O in interstitial positions may be responsible for a symmetry break in the wurtzite structure. It is shown that high disorder of the structure has a significant impact on its fundamental properties. For instance, the UV-vis absorption curve shows a significant increase in the bandgap of ZnO, while photoluminescence (PL) measurements show the emergence of bands in the visible range, confirming the presence of Zn and O in interstitial positions. This manuscript also explores the gas sensing properties of films deposited under a pure oxygen atmosphere. Our results demonstrate that their sensitivity can be significantly enhanced toward oxidizing gas detection, such as ozone. On the other hand, it is shown that the gas sensing properties regarding reducing gas detection, such as H-2, are not significantly altered when compared to non-disordered ZnO. (AU)

Processo FAPESP: 13/07296-2 - CDMF - Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais
Beneficiário:Elson Longo da Silva
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão - CEPIDs
Processo FAPESP: 19/12430-6 - Estudo computacional das propriedades de nanotubos multiwalled puros e funcionalizados
Beneficiário:Naiara Letícia Marana
Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
Processo FAPESP: 16/25500-4 - Funcionalização de nanotubos semicondutores via interface e adsorção de gases: uma abordagem computacional
Beneficiário:Naiara Letícia Marana
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Processo FAPESP: 18/07517-2 - Compósitos de grafeno e óxidos metálicos: aplicação como sensores de gases tóxicos
Beneficiário:Bruno Sanches de Lima
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Processo FAPESP: 19/22899-1 - Nanocompósitos a base de grafeno para aplicações como sensores de gás
Beneficiário:Bruno Sanches de Lima
Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
Processo FAPESP: 19/08928-9 - Modelagem e Simulações da Funcionalização de Nanotubos Porosos Inorgânicos
Beneficiário:Julio Ricardo Sambrano
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular