Sensibilidad a la humedad de películas delgadas de vidrios calcogenuros para su aplicación en sensores de gases

CONDE GARRIDO; SILVEYRA; BALSEIRO; ESCOBAR; RODRÍGUEZ CUELLAR; UREÑA

Jornada; 1° Jornada Interdisciplinaria de Aplicaciones de Fenómenos de Superficie (JIAFES); 2019

Lacontaminación atmosférica se produce por la liberación de gases como productode diversos procesos. Dichos procesos son específicos del entorno donde se realizan,pero pueden afectar a otros entornos, ya sean urbanos, rurales o industriales. Ademásdel efecto invernadero y de la salud de los seres humanos (según datos de laOrganización Mundial de la Salud (OMS), causan más de dos millones de muertespor año), la producción agropecuaria y la flora y fauna del país también estánexpuestos al riesgo ambiental.LaArgentina cuenta con información limitada para evaluar la situación ycuantificar tendencias atmosféricas. Sólo en algunas jurisdicciones del país secuenta con inventarios de fuentes de emisión que evalúan tipo y cantidad de contaminantesen el aire urbano, y tienen un programa de vigilancia con fines de prevención ycontrol [1]. De allí la necesidad de desarrollar tecnologías que permitan medirla calidad del aire, no solo en entornos urbanos e industriales, sino tambiénen entornos agropecuarios u otras extensiones sin infraestructura, donde elmonitoreo deba realizarse de forma remota.Actualmente,los sensores comerciales con capacidad de detección de gases tales como NO2,NO, SO2, NH3 utilizan óxidos semiconductores de metalescomo material sensible (SnO2, WO3, V2O5,etc.) y miden su resistencia para calcular la concentración de gas presente.Sin embargo, a pesar de su aplicación generalizada, los sensores de gases deóxido de metal son muy sensibles a la humedad ambiente por lo que, para obtenermediciones confiables, deben trabajar típicamente a temperaturas por encima de350 ºC, lo que lleva a un consumo de energía del sensor en el rango de 1 Watt.En el caso de un sensor remoto, el cual requiere que el consumo de energía seamínimo para aumentar así su autonomía, resulta primordial que su funcionamientono requiera de a altas temperaturas.Algunasaleaciones de calcógenos (es decir, con contenido de S, Se y/o Te), también sonsensibles a la presencia de gases contaminantes. Pero, a diferencia de losóxidos de metales, presentan la ventaja de ser poco sensibles a la humedadambiente, por lo que no requieren de altas temperaturas para su funcionamiento.Por este motivo, necesitan de un menor mantenimiento y consumo de energía,pudiendo ser operados en forma remota por períodos de tiempo más largos y conmenores costos. Durante la última década, se han destinado grandes esfuerzos ala investigación de membranas a base de teluro [2]. Otros estudios han probadola factibilidad de utilizar también otros sistemas calcogenuros [3, 4].Eneste trabajo, estudiamos las propiedades eléctricas de películas delgadas devidrios calcogenuros de composiciones GeSe3, Te, GeTe y SeTe. Lasmuestras se prepararon a partir de la pesada de los materiales puros, que sesellaron al vacío (1-2×10-5 mbar) y fueron fundidos en un horno deresistencias. Luego los materiales se amorfizaron dejándolos caer en unrecipiente de agua y hielo y se molieron y compactaron para formar pastillasque sirvieron de blancos para el depósito de películas delgadas por la técnicade deposición por ablación láser. Medimos la resistencia superficial de laspelículas en varias condiciones de humedad y temperatura mediante la técnica demedición de resistencias a 2 puntas con un electrómetro Keithley 6517B (lasresistencias variaron entre 106 Ω y 1012 Ω), y estimamosla energía del gap para cada aleación (0,6 eV ± 0,2 eV).