Ref.: MceMef32-008
Apresentador: Alexandre José de Castro Lanfredi
Autores (Instituição): Lanfredi, A.J.(Universidade Federal do ABC); Silva, S.P.(Advanced Technology Institute/University of Surrey); Stolojan, V.(Advanced Technology Institute/University of Surrey);
Resumo:
O dióxido de estanho SnO2 é considerado um semicondutor do tipo n com bandgap de 3,6eV, sendo transparente à luz visível e amplamente utilizado em dispositivos sensores de luz e gás. De modo geral, é possível medir o efeito da interação de um gás ou da luz com este material pela mudança do seu comportamento elétrico. Usando nanofios unidimensionais, em comparação com dispositivos de filme fino, por exemplo, é possível obter uma melhoria nessa resposta relacionada aos efeitos de alta área superficial e confinamento quântico. Com isso, neste trabalho apresentamos a avaliação de dispositivos transistores por efeito de campo (FET) baseados em nanofios de SnO2 e com montagem utilizando a técnica de alinhamento por dieletroforese (DEP). Tal metodologia permite o uso em larga escala desses nanofios e em eletrônica transparente flexível. Uma outra vantagem da técnica é a seleção dos nanofios de melhor qualidades através do controle da frequência da voltagem DEP.[1] Os nanofios de SnO2 foram obtidos usando um mecanismo de crescimento vapor-líquido-sólido (VLS). Um pó precursor de Sn e um substrato de Si com ouro coloidal disperso de 20nm foram colocados dentro de um forno tubular. Um fluxo de nitrogênio foi responsável por transportar as espécies de vapor próximas às nanopartículas de ouro em temperatura relativamente alta (700 e 800 oC por uma hora) para promover o processo de crescimento. Após a síntese, os nanofios foram extraídos por sonicação de um frasco contendo o substrato+nanofios submerso em isopropanol por alguns segundos em banho ultrassônico. Utilizando microscopia eletrônica de varredura (MEV e STEM), verificou-se a presença de nanofios monocristalinos com largura média de 17nm e comprimento superior a 50?m. Eletrodos de ouro interdigitais padronizados com gap de 5, 10 e 20 ?m foram construídos por processo litográfico sobre substrato de silício oxidado. As montagens dos FET´s por DEP foram realizadas através da dispersão da solução dos nanofios gotejados sobre um substrato inclinado enquanto uma tensão alternada era aplicada nos eletrodos. As frequências de dieletroforese utilizadas foram 1, 10 e 100 kHz e 1MHz a 10 Volts. Com o aumento da frequência, apenas nanofios mais longos e de maior condutividade foram atraídos e depositados com bom alinhamento sobre os eletrodos. Em seguida, os dispositivos foram medidos na configuração FET para a obtenção das curvas de transferência e de saída. Como resultado do uso de DEP, foi possível montar dispositivos FET de nanofios de SnO2 alinhados entre os eletrodos de ouro com excelente desempenho, obtendo correntes de saturação de até 0,3mA, variação de corrente de ON-OFF maior do 10^6 e variação de voltagem (“subthreshold swing” s-s) de 0,44V/dec. Além disso, esses resultados foram obtidos usando a configuração de montagem bottom contact e bottom gate em atmosfera ambiente. [1] M Constantinou at al, ACS Nano, 2016, 10 (4), pp 4384–4394