Influencia de la temperatura del sustrato de las películas de SnO2:Zn–1% obtenidas por rociado pirolítico sobre la sensibilidad en la detección de vapor de etanol

Abstract

En el presente trabajo se estudió la Influencia de la temperatura del sustrato de las películas de SnO2:Zn–1% obtenidas por rociado pirolítico sobre la sensibilidad en la detección de vapor de etanol. Estas películas fueron depositadas sobre sustratos de vidrio (SLG) a temperaturas de síntesis de 300°C, 340°C, 380°C y 420°C, mediante la técnica de rociado pirolítico. Los difractogramas de DRX muestran una estructura tipo casiterita para las películas cuyas temperaturas de sustrato son de 380°C y 420°C, característica del SnO2. Del análisis de los espectros de FTIR revelaron que existen enlaces de Sn-O y Zn-O en los rangos de número de onda de 400 cm–1 hasta 1013 cm–1; evidenciándose que, al incrementar la temperatura de sustrato de las películas, existe una mayor presencia de enlaces Zn-O. Las imágenes por AFM muestran una tendencia a incrementar el tamaño y forma de los granos, así como también la rugosidad conforme aumenta la temperatura del sustrato. Respecto al espesor, para las películas sintetizadas de 340°C hasta 420°C tienden a incrementar desde 246 nm hasta 319 nm. De las propiedades ópticas para las películas cuyas temperaturas de sustrato son de 380°C y 420°C, los espectros de transmitancia son aproximadamente de 70% y 50%, respectivamente, y la absorbancia tiende a la región del espectro rojo (red shift); presentan un band gap entre 3,87 eV a 4,3 eV. Del estudio realizado sobre la sensibilidad de las películas de SnO2:Zn al 1% sobre la influencia de la temperatura de sustrato; se determinó, que la película a la temperatura de síntesis de 420°C es la más óptima, presentando una sensibilidad de 1,26 y un tiempo de sensado de 119 s.

In the present work, the influence of the substrate temperature of SnO2:Zn-1% films obtained by spray pyrolysis on the sensitivity in the detection of ethanol vapour was studied. These films were deposited on glass substrates (SLG) at synthesis temperatures of 300°C, 340°C, 380°C and 420°C, using the spray pyrolysis technique. The XRD diffractograms show a cassiterite-like structure for the films with substrate temperatures of 380°C and 420°C, characteristic of SnO2. Analysis of the FTIR spectra revealed that Sn-O and Zn-O bonds exist in the wavenumber ranges from 400 cm-1 to 1013 cm-1; it is evident that, as the substrate temperature of the films increases, there is a greater presence of Zn-O bonds. The AFM images show a tendency to increase grain size and shape, as well as roughness as the substrate temperature increases. Regarding the thickness, for films synthesised from 340°C to 420°C they tend to increase from 246 nm to 319 nm. From the optical properties for the films with substrate temperatures of 380°C and 420°C, the transmittance spectra are approximately 70% and 50%, respectively, and the absorbance tends to the red shift region; they show a band gap between 3,87 eV to 4,3 eV. From the study on the sensitivity of the 1% SnO2:Zn films on the influence of substrate temperature, it was determined that the film at the synthesis temperature of 420°C is the most optimal, with a sensitivity of 1,26 and a sensing time of 119 s.