Crecimiento y caracterización de películas delgadas de SnO2 prístino y dopado con Fe al 1% y 5% depositadas por la técnica de pulverización catódica para la aplicación como Sensor de Gas

Abstract

El estudio de nuevos materiales que puedan servir como sensores de gases, se encuentra dentro de la investigación dirigida a solucionar la preocupación existente por detectar la cantidad de gases nocivos para nuestra salud. En el presente trabajo, se obtuvieron películas delgadas (PD) de óxido de estaño IV (SnO2) prístino y dopado con hierro (Fe) con concentraciones de dopaje del 1% y 5 %, utilizando la técnica de Pulverización Catódica DC (corriente directa), con una presión base del orden de 10-2 mbar y a una presión de trabajo de 1x10-1 mbar. Los tiempos de crecimiento fueron de 0.5, 1, 2, 3 y 4 horas una vez hecho el crecimiento de las PD de les hizo tratamiento térmico por dos horas a 500°C en ambiente de aire. En la caracterización de Difracción de Rayos X (DRX) donde se encontró una estructura cristalina tetragonal sin fases secundarias para todas las películas, independientemente de la concentración de dopaje, se analizó con el método de Rietveld los parámetros de red y tamaño de grano, los resultados fueron corroborados con caracterizaciones de Espectroscopia Raman. Se caracterizó con Microscopía Electrónica de Barrido (MEB) donde se encontró un crecimiento columnar de las PD y una distribución uniforme del dopante, se pudieron obtener los espesores de las películas con las imágenes transversales donde se encontró que la tasa de crecimiento es de ~348 nm/h. La caracterización con espectroscopia ultravioleta visible (UV-Vis) analizando con el método de Tauc el comportamiento de la Energía Gap, se reveló que para dopajes de Fe el gap óptico disminuye en relación al no dopado. Para las caracterizaciones eléctricas se obtuvo la resistividades utilizando la técnica de Van der Pauw para las PD de SnO2 prístino y para las películas dopadas con 1% de Fe. En la caracterización magnética donde se pudo comprobar la presencia de Fe en las PD dopadas con 1% y 5%, por el comportamiento ferromagnético. Se ejecutaron pruebas de sensibilidad en presencia de gas acetona y mostraron respuesta eléctrica al ser sometidas a este gas. Esto implica que este tipo de PD pueden ser utilizadas como sensores de gas acetona.