O desenvolvimento de sensores em sistemas para controle ambiental tem-se mostrado uma área de elevado interesse científico e técnico. Os principais desafios nesta área estão relacionados ao desenvolvimento de sensores com capacidade de detecção de várias substâncias. Neste contexto, os capacitores MOS apresentam-se como dispositivos versáteis para a geração de imagens químicas com potencial de detecção e classificação de diferentes substâncias a partir de apenas um único sensor. No presente trabalho, foi proposto um sensor MOS com um perfil geométrico de porta em forma de cata-vento composta por Pd, Au e Pt. A resposta do sensor mostrou ter alta sensibilidade a moléculas ricas em átomos de H, como os gases H2 e NH3. As medidas de capacitância mostraram que o sensor tem uma resposta não linear para H2 e NH3 obedecendo à lei da isoterma de Langmuir. O sensor MOS mostrou-se eficiente na geração de imagens químicas através da técnica de escaneamento por luz pulsada. As imagens químicas correspondentes aos gases H2 e NH3 mostraram diferentes padrões quando o N2 foi utilizado como gás transportador. A diferença entre os padrões aconteceu principalmente devido ao perfil geométrico da porta metálica. A sensibilidade do sensor mostrou dependência com o potencial de polarização. Nas medidas de capacitância, a maior sensibilidade foi observada para potenciais próximos da tensão de banda plana. Já para as imagens químicas, a maior sensibilidade foi observada para potenciais inteiramente na região de depleção. A sensibilidade do sensor também se mostrou dependente do gás transporta- dor. O sensor mostrou ser mais sensível com N2 como gás transportador do que com ar seco. No entanto, o processo de dessorção dos íons H+ resultou ser mais eficiente em ar seco. Os resultados obtidos no presente trabalho sugerem a possibilidade de fabricação de um nariz optoeletrônico utilizando apenas um único sensor MOS. / The development of sensors and systems for environmental control has been shown to be an area of high scientific and technical interest. The main challenges in this area are related to the development of sensors capable of detecting many different substances. In this context, the MOS devices present themselves as versatile devices for chemical imaging with potential for detection and classification of different substances only using one single sensor. In the present work, was proposed a MOS sensor with a wing-vane geometric profile of its gate constituted of Pd, Au and Pt metals. The sensor\'s response showed to have high sensitivity to molecules rich on H atoms, such as H2 and NH3 gases. Capacitance measurements showed that the sensor has a nonlinear response for H2 and NH3 obeying the Langmuir isotherm law. The MOS sensor proved to be efficient in Chemical Imaging generation through the scanned light pulse technique. The chemical images of the H2 and NH3 gases showed different patterns when the N2 was used as carrier gas. The different patterns responses happened mainly due to geometric profile of the metallic gate. The sensor sensitivity showed dependence on the bias potential. In the capacitance measures, greater sensitivity was observed for potential near the flat-band voltage. In the chemical images, the greater sensitivity was observed for bias potential within depletion region. The sensor sensitivity was also dependent on the carrier gas. The sensor showed to be more sensitive with N2 as carrier gas than to dry air. However the desorption process of H+ have been more efficient in dry air. The results obtained in the present work suggest the possibility of manufacturing an optoelectronic nose using only a single MOS sensor.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:teses.usp.br:tde-06072014-230841 |
| Date | 07 February 2013 |
| Creators | Filipe Bento Magalhães |
| Contributors | Walter Jaimes Salcedo, Stela Maria de Carvalho Fernandes, Roberto Koji Onmori |
| Publisher | Universidade de São Paulo, Engenharia Elétrica, USP, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP, instname:Universidade de São Paulo, instacron:USP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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