Modificação da morfologia de filmes finos de ZnO através de ataque químico: estudo do efeito sobre as propriedades sensoras ao gás ozônio

• Autor(a) principal: Silva, Weverton Alison dos Santos
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-19062020-165157/
• topic: ataque químico; chemical attack; filmes finos; HCl; HCl; sputtering; sputtering; thin films; ZnO; ZnO

O presente estudo teve como objetivo investigar a influência do ataque químico por ácido clorídrico (HCl) nas propriedades sensoras ao gás ozônio (O3) de filmes de óxido de zinco (ZnO). Filmes entre 20 a 1570 nm espessuras foram obtidos por RF-Magnetron Sputtering a partir de um alvo de zinco sendo em seguida submetidos a um tratamento térmico ex-situ em um forno com atmosfera ambiente. Medidas de difração de raios X (DRX) e espalhamento Raman mostraram que a fase hexagonal wurtizita do ZnO P63/mc foi obtida em filmes tratados a 500 °C por 1 hora. As morfologias dos filmes foram analisadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) antes e após a imersão em ácido, na qual observa-se superfícies mais compactas e tamanhos de grãos menores para filmes de menor espessura e uma superfície mais porosa e maiores tamanhos de grãos para filmes mais espessos. Em relação ao ataque ácido, há um aumento na área superficial para maiores tempos de ataque. A caracterização composicional por espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS) mostrou que a componente centrada em 533 cm-1 do espectro de alta resolução do oxigênio 1s aumenta para maiores tempos de ataque, sugerindo um aumento na densidade de defeitos superficiais nessas amostras. As medidas realizadas com gás O3 em função da espessura apresentaram um máximo de resposta para filmes com espessura de 80 nm provavelmente devido a uma melhor sinergia entre a contribuição do tamanho de grão e o grau de porosidade. Os resultados obtidos sugerem que esta metodologia de modificação da morfologia pode ser utilizada para melhorar a sensibilidade e tempo de resposta de filmes finos e espessos de ZnO assim como de outros materiais óxidos metálicos semicondutores aplicados como sensores de gases.