Sensor de gás à base de ZnO assistido por radiação UV - Nascimento, Mayk Rodrigues do (2022)
A eletrônica impressa apresenta excelente potencial para o desenvolvimento de sensores que possam ser produzidos diretamente em adornos pessoais, cartões, embalagens e outros. Filmes de óxido de zinco (ZnO), obtidos por impressão de soluções de precursores orgânicos ou por impressão de dispersão de nanopartículas, têm sido largamente estudados como sensores de radiação ultravioleta (RUV), gases e vapores. De fato, é grande o interesse para o entendimento de sensores a base de ZnO, e entre eles o sensor de umidade. Por exemplo, seu monitoramento é importante em indústrias de fabricação de peças metálicas para evitar corrosão por parte da umidade muito elevada, ou ainda para ambiente de permanência humana, em que umidade baixa pode causar infecções pulmonares, crises alérgicas, sinusite entre outros. Neste trabalho apresenta o desenvolvimento de fotorresistor e fotodiodo a base de ZnO. Os filmes de ZnO foram produzidos por spray pirólise, sendo essa a camada ativa dos dispositivos. O fotorresistor, utilizou eletrodos paralelos de alumínio e o diodo utilizou alumínio como eletrodo inferior e PEDOT:PSS como eletrodo superior. Ambos os dispositivos foram aplicados como sensor de umidade assistido por RUV. A partir da medida de Ultravioleta-Visível (UV-Vis) para o filme de ZnO, foi obtido uma absorbância máxima em ~355 nm, sendo esse o mesmo valor de emissão do light emission diode (LED) UV utilizado nas medidas de fotorresposta. No fotorresistor, foi observado que o tempo de relaxação e de decaimento são governados por adsorção e dessorção de espécies de oxigênio. Foi observado que em uma câmara com umidade relativa (UR) de 17% foram obtidos tempo de resposta (trep) e tempo de recuperação (trec) de 11,6 e 21,1 s respectivamente, e ao aumentar a UR para 87% esses tempos passaram para 67,7 e 124,9 s. O fotorresistor ainda apresentou uma alta sensibilidade, chegando em 6,6 × 103 quando exposto a alta umidade. O diodo, apresentou uma retificação de apenas 4 vezes para uma câmara seca. Ao aumentar essa umidade, ele apresentou uma retificação de 34 vezes, sendo que o aumento da resistência ocorreu mais significativamente na polarização reversa. Sob a incidência de RUV, o diodo apresentou aumento de condutividade na qual é limitado pela UR. Tanto seu tempo de resposta quanto tempo de recuperação foram maiores que os tempos do fotorresistor, pois mesmo as medidas elétricas mostrando que o PEDOT:PSS não apresenta instabilidade a umidade, ele é um agente que dificulta a adsorção e dessorção de moléculas de gás na superfície do ZnO.