Ley de potencia en sensores de gases de óxido de estaño

D.A. MIRABELLA; P.M. DESIMONE; F. SCHIPANI; C.M. ALDAO

SAntiago del Estero

Encuentro; IX Encuentro de Física, Química y Biología de Superficies; 2022

Para sensar gases inflamables y tóxicos se utilizan regularmente películas de óxidos metálicos policristalinos semiconductores (MOXS), óxido de estaño en particular. El sensado involucra procesos físico-químicos superficiales que dan lugar a un cambio en la resistividad de la película ante su exposición a diferentes gases. Hoy disponemos de incontables estudios teóricos y experimentales en los que se analizan los mecanismos responsables del sensado. Sin embargo, los detalles del funcionamiento básico de este tipo de sensores continúa siendo tema de debate [1-3]. Generalmente se propone que el oxígeno se ionosorbe en la superficie de los granos atrapando electrones. Como consecuencia, la densidad de portadores disponibles y por lo tanto la conductividad eléctrica de la película (G) disminuyen. Por otro lado, la conductividad eléctrica de los MOXS expuestos a un gas reductor aumenta ya que reacciona con el oxígeno adsorbido disminuyendo su densidad superficial. Se sabe que, en un amplio rango, G obedece una ley de potencia con respecto a la presión del oxígeno y del gas reductor. Varios estudios han reportado que esta ley puede deducirse a partir de la ley de acción de masas teniendo en cuenta las reacciones que tienen lugar en la superficie del material sensor. En este trabajo analizamos diferentes mecanismos propuestos que conducen a leyes de potencia y comparamos los resultados con los que se encuentran experimentalmente en el óxido de estaño.