O objetivo do presente trabalho é o desenvolvimento de um dispositivo MOS como sensor de imagem química para a detecção e classificação de gases de hidrogênio e amônia através da técnica de escaneamento de luz pulsada (TELP). O dispositivo MOS foi fabricado sobre substrato de silício (100) e resistividade de 10 -cm. A porta do dispositivo foi constituída de um eletrodo bimetálico de Au-Pd com espessura nanométrica. Foi proposto um sistema automático de posicionamento X Y para o escaneamento do feixe de luz pulsada baseado no controle PID e no software Labview®. O processo de aquisição de dados foi também automatizado via instrumentação virtual definida pelo software Labview®. A partir das curvas CxV dos capacitores MOS foram extraídos os parâmetros estruturais dos dispositivos mostrando-se estes valores concordantes com os valores definidos no projeto inicial. Adicionalmente foi determinada a largura máxima da camada de depleção sendo este parâmetro importante na sensibilidade da resposta do sensor. O dispositivo MOS em ambiente inerte (N2) apresentou máxima sensibilidade de fotocorrente para polarização de 0,6 V correspondente à máxima largura de depleção. Em ambientes de H2 e NH3, o máximo de sensibilidade foi deslocado para tensões menores a 0,6 V atribuindo-se este fato à adsorção de átomos de Hidrogênio na interface metal/SiO2. As imagens químicas obtidas a partir da resposta do sensor MOS em modo de operação TELP para ambientes de H2 e NH3, respectivamente, apresentaram padrões característicos a cada tipo de gás independentemente da concentração utilizada permitindo a classificação plena destes gases. Os resultados obtidos no presente trabalho sugerem a possibilidade de implementação de um sistema de nariz eletrônico apenas utilizando um único sensor. / The aim of the present work is the development of a MOS device as a sensor of chemical image, for the detection and classification of hydrogen and ammonia gases, through the Scanning Light Pulse Technique (SLPT). The MOS device was fabricated onto silicon bulk (100) and resistivity of 10 -cm. The gate of the device was built from an Au-Pd bimetallic electrode, with nanometric thickness. It was proposed an X Y automatic position system for scanning the light pulsed beam, based on the PID control and on the Labview® software. The data acquisition process was also automated via virtual instrumentation defined by the Labview® software. From the C x V characteristic curves of the MOS capacitors, the device structural parameters were extracted, showing accordance with values defined in the initial project. Furthermore, it was determined the maximum depletion layer width. This parameter is important for the sensibility response of the sensor. The MOS device, in inert environment (N2), has shown photocurrent maximum sensibility for 0,6 V polarization, corresponding to the maximum depletion layer width. In H2 and NH3 environments, the maximum sensibility was dislocated for voltages lower than 0,6V, attributing it to the hydrogen atom adsorption at the metal/SiO2 interface. The chemical images obtained from the MOS sensor response, in SLPT operation mode for H2 and NH3 environments, respectively, showed characteristic patterns to each kind of gas, independent of the concentration used, allowing the complete classification of these gases. The results obtained in the present work suggest the possibility of implementing an electronic nose system, using only one sensor.

Submitted by Caio Santos (c.dehly@gmail.com) on 2017-10-26T20:56:53Z No. of bitstreams: 2 Dissertação_Caio.pdf: 6450967 bytes, checksum: 9c0ad5f1b63e4ef97562046030ba0696 (MD5) Carta_Comprovante.pdf: 679811 bytes, checksum: b230eed541e4ff4ea1205d79507474d1 (MD5) / Approved for entry into archive by Milena Rubi ( ri.bso@ufscar.br) on 2017-11-10T12:12:33Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação_Caio.pdf: 6450967 bytes, checksum: 9c0ad5f1b63e4ef97562046030ba0696 (MD5) Carta_Comprovante.pdf: 679811 bytes, checksum: b230eed541e4ff4ea1205d79507474d1 (MD5) / Approved for entry into archive by Milena Rubi ( ri.bso@ufscar.br) on 2017-11-10T12:12:54Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação_Caio.pdf: 6450967 bytes, checksum: 9c0ad5f1b63e4ef97562046030ba0696 (MD5) Carta_Comprovante.pdf: 679811 bytes, checksum: b230eed541e4ff4ea1205d79507474d1 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-10T12:13:12Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação_Caio.pdf: 6450967 bytes, checksum: 9c0ad5f1b63e4ef97562046030ba0696 (MD5) Carta_Comprovante.pdf: 679811 bytes, checksum: b230eed541e4ff4ea1205d79507474d1 (MD5) Previous issue date: 2017-04-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Porous anodic alumina can be obtained, in addition to conventional methods such as potentiostatic and galvanostatic, or by pulsed method. Among these are the methods of discontinuous pulse, hybrid pulse and polarized pulse methods. The structures formed by these methods can be applied to sensors and photonic materials. In this work the influences of the pulse parameters for the porous anodic alumina were investigated by polarized pulse potentiostatic anodization. Data analysis was presented from the duty cycle seen in the literature, which provides important information about the structure formed for the applied conditions and, in addition, new ways of analyzing the data related to the pulse, such as the analysis of the potential difference and the pulse frequency, this latter complementing the analysis of the duty cycle. As a result it was possible to observe that the porous anodic alumina thickness obtained is proportional to the duty cycle applied, where the higher duty cycle, the greater the thickness obtained. From the potential difference, the differences in the morphological and optical parameters could be analyzed by the influence of the negative minimum voltage applied during the pulsed anodization. The pulse frequency, also discussed in this work, was used to analyze different pulse periods for the same duty cycle, demonstrating that can be obtained structures with different values by varying the value of the pulse frequency. For the porosity calculation, an application was developed that helped to obtain the pore distance, which is one of the variables used to calculate the porosity. With the porosity values, the effective refractive index of each sample was calculated to find the effective optical thickness (EOT) and, finally, the thickness of the obtained anodic alumina film. / A alumina anódica porosa pode ser obtida, além dos métodos convencionais como potenciostático e galvanostático, ou por métodos pulsados. Dentre estes destacam-se os métodos de pulso descontínuo, pulso híbrido e pulso polarizado. As estruturas formadas por estes métodos podem ser aplicadas em sensores e materiais fotônicos. Neste trabalho foram investigadas as influências dos parâmetros de pulso para a obtenção da alumina anódica porosa pelo método de anodização potenciostática com pulso polarizado. Foram apresentadas análises de dados a partir do ciclo de trabalho visto na literatura, onde traz importantes informações sobre a estrutura formada para as condições aplicadas e, além disto, novas formas de analisar os dados referentes aos pulsos, como a análise a partir da diferença de potencial e a frequência de pulso, este último complementando a análise do ciclo de trabalho. Como resultado foi possível observar que a espessura de alumina anódica porosa obtida é proporcional ao ciclo de trabalho aplicado, onde quanto maior o ciclo de trabalho, maior será a espessura obtida. A partir da diferença de potencial pôde-se analisar as diferenças nos parâmetros morfológicos e ópticos pela influência da tensão mínima negativa aplicada durante a anodização pulsada. A frequência de pulso, também abordada neste trabalho, foi utilizada para analisar diferentes períodos de pulsos para o mesmo ciclo de trabalho, demonstrando que variando o valor da frequência de pulso pode-se obter estruturas com valores distintos. Para o cálculo da porosidade foi desenvolvido um aplicativo que auxiliou na obtenção da distância entre poros, que é uma das variáveis utilizadas para o cálculo da porosidade. E com os valores de porosidade foi calculado o índice de refração efetivo de cada amostra para encontrar a sua espessura óptico efetivo (EOT, do inglês Effective Optical Thickness) e, por fim, a espessura do filme de alumina anódica obtido.