Estudo dos mecanismos de condução e defeitos de interface em semicondutores não-estequiométricos com diferentes morfologias - Ortega, Pedro Paulo da Silva (2023)
O monóxido de carbono é um gás altamente tóxico responsável por milhares de mortes anualmente ao redor do mundo. Por ser um gás inodoro, incolor e insípido, os seres humanos não são capazes de notar sua presença no ambiente, sendo necessário que um alarme os alerte. Assim sendo, este trabalho tem por objetivo estudar as propriedades sensoriais de matrizes de dióxido de cério dopadas com európio sintetizadas pelo método hidrotermal assistido por micro-ondas com diferentes morfologias, a partir das quais foram fabricados filmes espessos visando a sua aplicação em sensores de monóxido de carbono, além de avaliar suas propriedades fotocatalíticas e fotoluminescentes. Os filmes foram depositados sobre substratos de alumina com eletrodos de ouro pela técnica de screen-printing. De todas as amostras preparadas, as com morfologias de nanopartículas pura e dopada com európio, e as com nanobastões, nanocubos e nanopoliedros (todas dopadas com európio) foram as que apresentaram os melhores resultados. As análises por XRD indicaram que a fase tipo fluorita do CeO2 foi obtida com sucesso, com picos bem definidos e sem segundas fases. As análises por espectroscopia de espalhamento Raman apresentaram um único modo referente ao cluster [CeO8] e espalhamentos de segunda ordem referentes a vacâncias de oxigênio. A caracterização fotocatalítica das amostras mostrou que a melhor performance foi a dos nanopoliedros, que descoloriram cerca de 56% de RhB em 60 minutos de irradiação UV. Os pós contendo as nanoestruturas foram utilizados para fabricar filmes espessos para aplicações em dispositivos sensores de gás. As temperaturas de ensaio mais altas (380°C e 450°C) apresentaram os melhores resultados frente o sensoriamento do monóxido de carbono e foram escolhidas para realizar as outras caracterizações. Os testes realizados com umidade mostraram que algumas amostras foram particularmente sensíveis à presença de moléculas de água, como os nanobastões. As nanopartículas esféricas dopadas mostraram ser pouco influenciadas pela umidade. A resposta dos sensores aumentou com o aumento da concentração de CO utilizada, sendo observado que algumas foram capazes de detectar moléculas de CO apenas em temperaturas mais altas. Portanto, o desenvolvimento de diferentes morfologias de nanoestruturas de céria dopada com európio apresentou ótimas possiblidades para modificação dessas amostras, possibilitando aplicações na área de sensores de gás, fotocatálise, dispositivos LED, etc.