Fabricación y caracterización de sensores de gas basado en películas delgadas de Nio

Abstract

La investigación en sensores de gas semiconductores de estado sólido se ha centrado en los óxidos semiconductores tales como: ZnO, Sn02, TÍO2, y ln203, sin embargo, se han hecho pocos esfuerzos para estudiar las propiedades eléctricas del óxido de níquel. Las capas sensitivas mencionadas anteriormente son semiconductores tipo-n y generalmente son usados para detectar gases reductores como CO, H2S, NO etc. En los últimos años diversos conceptos (en diseño y nuevos materiales) se han venido utilizando para mejorar la detección de otros gases como H2, NOx, C3H8, fenol, etc. En el presente trabajo se ha estudiado como sensor de gas el óxido de níquel para la detección de propano. Las películas delgadas de NiO fueron preparadas por rociado pirolítico a partir de una solución precursora 0.1 M Ni(N03)2 6H2O en solución alcohólica y pulverizadas sobre un sustrato de alúmina que está a una temperatura de 350 °C. Posteriormente fueron sinterizadas a 360 °C y 600 °C por 1 h. La morfología de las películas fue investigada usando un microscopio electrónico de barrido (MEB), mientras que la estructura cristalina fue caracterizada por la técnica de difracción de rayos X (DRX). Las películas obtenidas fueron identificadas como óxido de níquel tipo Bunsenita en fase cúbica de cara centrada, grupo de simetría Fm3m y el efecto de la sinterización en las películas no provocó cambio de fase. El resultado de la caracterización morfológica mostró una estructura porosa con aglomerados de partículas. Los sensores de gas basados en películas delgadas de óxidos de níquel son capaces de detectar concentraciones menores a 100 ppm de propano (C3H8) y su tiempo de respuesta es de algunos segundos dependiendo de la temperatura de operación y de la concentración del gas propano. La relación entre la morfología, estructura cristalina y propiedades de sensado son discutidas en este trabajo. De otro lado la sinterización estabiliza la estructura cristalina mejorando la reproducibilidad de la conductancia eléctrica en presencia de gas propano de uso doméstico.