Preparação e caracterização de alvos e filmes finos de ZnO dopado com Al

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Sales, Douglas Henrique [UNESP]
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: ZnO; Alvos cerâmicos; Filmes finos; Sputtering; Sensor de gás; Ceramic targets; Thin films; Gas sensor
• Link de acesso: https://hdl.handle.net/11449/258085

O ZnO é um material cerâmico com características de semicondutor, que vem sendo amplamente empregado em dispositivos óptico-eletrônico, devido às suas propriedades. Visando algumas aplicações, como, por exemplo, sensores de gases tóxicos, a estrutura do ZnO pode ser alterada, buscando uma maior eficiência, bem como, ampliar sua seletividade. Este trabalho propõe um estudo sobre filmes finos de ZnO e ZnO dopados com Al, depositados via magnetron sputtering, para aplicações em sensores de gases. Para isso, foram produzidos alvos cerâmicos de ZnO e ZnO dopado com 1, 2 e 3% em mol de Al, por reação de estado sólido. Os alvos foram compactados à 65MPa, sinterizados à 950C e caracterizados por DRX e densidade aparente. Os resultados mostraram os alvos com percentuais de dopante de 2 e 3% apresentam a precipitação de uma fase secundária de aluminato de zinco. Todos os alvos tiveram densidade acima de 74% da densidade teoria. Os filmes cerâmicos depositados, usando estes alvos, em tempos de 30, 60 e 120 min, foram caracterizados por DRX, perfilometria, MEV e AFM. Os resultados mostraram um crescimento preferencial no plano (002) da estrutura cristalina da fase Wurtzita (ZnO), porém, nenhum deles apresentou a fase secundária de aluminato de zinco, observada nos alvos. Os filmes mostraram um aumento na espessura de acordo com o tempo de deposição da mesma forma que o tamanho das partículas. Por outro lado, com o aumento do percentual de dopante na rede ZnO, o tamanho de partículas diminui, porém, a rugosidade dos filmes aumenta. Os resultados mostraram que todos os filmes são sensíveis ao gás, mesmo em concentrações pequenas (50 ppb). Porém, a dopagem com Al diminui a sensibilidade ao gás O3.