Nanofios de SnO2: estudo e caracterização de dispositivos sensores de ozônio

dc.contributor.advisor1Chiquito, Adenilson José
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7087360072774314
dc.contributor.authorRibeiro, Simone Macêdo
dc.contributor.authorlatteshttps://lattes.cnpq.br/6132256533400224
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0009-0003-0645-824X
dc.date.accessioned2025-03-19T20:42:16Z
dc.date.issued2025-02-26
dc.description.abstractThis work involves the production, characterization and optimization of electronic devices based on SnO2 nanowires in order to study the electronic transport and ozone detection properties of these devices. The surfaces of SnO2 nanowires are responsible for giving the material sensing qualities for different chemical species, such as ozone. This work investigated the electronic properties of devices based on a single nanowire and a network of nanowires and their responses when subjected to different environments in which the exposure time and the amount of the gas of interest at room temperature were controlled. The SnO2 samples were characterized using electron microscopy images which showed the formation of randomly distributed nanowires on the growth substrates with lengths in the order of tens to hundreds of micrometres and typical widths between tens of nanometres and micrometres. X-ray diffraction patterns confirmed the SnO2 isomorphous phase with tetragonal symmetry, rutile type and P42/mnm space group for all samples. Transport experiments were conducted to analyze the transport mechanisms: Thermal activation (high temperatures) and Variable Range Hopping (low temperatures) were observed. The results, in terms of ozone detection, showed that the response time to exposure to the gas at room temperature was fast (t<2 min) compared to literature data, as well as demonstrating high detection sensitivity. In order to optimize the device's gain, illuminating the devices with Ultraviolet Light proved to be very effective in the process of “cleaning” the sensors after each ozone exposure cycle. In comparison with data from the literature, the devices developed here demonstrate great efficiency when working at room temperature, with expressive responses and high reproducibility for ozone concentrations in the order of hundreds of ppb. In addition, the process for manufacturing the samples and devices is low-cost and easily scalable.eng
dc.description.resumoEste trabalho envolve a produção, caracterização e otimização de dispositivos eletrônicos baseados em nanofios de SnO2 visando o estudo das propriedades de transporte eletrônico e de detecção de ozônio nestes dispositivos. As superfícies dos nanofios de SnO2 são as responsáveis por conferir ao material qualidades de sensoriamento de diferentes espécies químicas como o ozônio. Neste trabalho foram investigadas as propriedades eletrônicas de dispositivos baseados em um único nanofio e rede de nanofios e suas respostas quando submetidos a diferentes ambientes nos quais foram controlados o tempo de exposição e a quantidade do gás de interesse em temperatura ambiente. As amostras de SnO2 foram caracterizadas usando-se imagens de microscopia eletrônica as quais mostraram a formação de nanofios distribuídos aleatoriamente sobre os substratos de crescimento com comprimentos da ordem de dezenas a centenas de micrômetros e larguras típicas entre dezenas de nanômetros até micrômetros. Os padrões de difração de raios-X confirmaram a fase isomorfa ao SnO2 com simetria tetragonal, do tipo rutila e grupo espacial P42/mnm para todas as amostras. Experimentos de transporte foram conduzidos para analisar os mecanismos de transporte: foram observados os mecanismos de Ativação térmica (altas temperaturas) e Hopping de alcance variável (baixas temperaturas). Os resultados, quanto à detecção de ozônio, mostraram que o tempo de resposta à exposição ao gás em temperatura ambiente foi rápida (t<2 min) em comparação com dados da literatura, além de demonstrar alta sensibilidade de detecção. Para otimizar o ganho do dispositivo, a iluminação dos dispositivos com Luz Ultravioleta se mostrou muito eficaz no processo de “limpeza” dos sensores após cada ciclo de exposição ao ozônio. Em comparação com dados da literatura, os dispositivos aqui desenvolvidos demonstram grande eficácia ao trabalhar em temperatura ambiente, com respostas expressivas e com alta reprodutibilidade para concentração de ozônio da ordem de centenas de ppb. Além disso, o processo para a fabricação das amostras e dispositivos é de baixo custo e facilmente escalável.
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.description.sponsorshipId88887.824835/2023-00 do Programa DS (Programa de Demanda Social)
dc.identifier.citationRIBEIRO, Simone Macêdo. Nanofios de SnO2: estudo e caracterização de dispositivos sensores de ozônio. 2025. Dissertação (Mestrado em Física) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/21602.por
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/21602
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Física - PPGF
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectDióxido de Estanho
dc.subjectNanofios
dc.subjectOzônio
dc.subjectDispositivos
dc.subjectSensores
dc.subjectTin dioxideeng
dc.subjectNanowireseng
dc.subjectOzoneeng
dc.subjectDeviceseng
dc.subjectSensorseng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADA::TRANSP.ELETRONICOS E PROP. ELETRICAS DE SUPERFICIES;INTERFACES E PELICULAS
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADA::SUPERFICIES E INTERFACES; PELICULAS E FILAMENTOS
dc.titleNanofios de SnO2: estudo e caracterização de dispositivos sensores de ozônio
dc.title.alternativeSnO2 nanowires: study and characterization of ozone sensor deviceseng
dc.title.alternativeNanocables de SnO2: estudio y caracterización de dispositivos sensores de ozonospa
dc.typeDissertação

Arquivos

Pacote Original

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Carregando...
Imagem de Miniatura
Nome:
Dissertação FINAL.pdf
Tamanho:
2.35 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format