Desenvolvimento de um fotodetector UV usando um diodo Schottky e um transistor à base de ZnO por spray pyrolysis - Vieira, Douglas Henrique [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2020)
A exposição a elevados índices de radiação ultravioleta (UV) pode causar queimaduras, alterações imunológicas, neoplasias, câncer de pele, dentre outros. O advento da eletrônica impressa possibilita desenvolver sensores que monitorem a exposição à radiação UV através de circuitos eletrônicos impressos que sejam baratos, finos, leves, flexíveis e que possam ser fixados em peças de vestuário ou de adorno. Dispositivos eletrônicos, como transistores e diodos Schottky, comumente apresentam vários parâmetros de caráter elétrico que podem ser explorados de forma benéfica para fornecer mais informações que sensores baseados em resposta puramente resistiva ou capacitiva. Nessa dissertação, foram fabricados diodos Schottky usando ZnO e PEDOT:PSS obtidos por spray, como um método fácil, simples e de baixo custo para a produção de fotodetectores. Os dispositivos apresentaram razão de retificação tão alta quanto 104, associado a um fator de idealidade tão baixo quanto 1,3. A fotocondução dos filmes de ZnO foi estudada em função dos parâmetros geométricos e da irradiância UV sobre o dispositivo, demonstrando que a fotocorrente no ZnO depende de relações que envolvem a dinâmica da superfície de exposição ao oxigênio, identificando uma mudança de regime de recombinação bimolecular para monomolecular em valores de irradiância mais elevados. Além disso, foram fabricados transistores com eletrólito no gate utilizando ZnO como camada ativa. Os dispositivo apresentaram alta razão on/off de 3,0x105 associada com alterações muito interessantes na tensão de threshold, mobilidade de saturação, razão on/off, razão Iuv/Iescuro e na transcondutância, quando sub irradiação UV. Como alternativa para detecção de radiação na faixa de UV profundo, foi utilizado o β-Ga2O3, um material promissor para aplicações em altas tensões e altas frequências. Neste trabalho, uma nova abordagem baseada no acoplamento de dois diodos Schottky, utilizando o β-Ga2O3, é relatada, o que levou a um aumento substancial na fotocorrente (~ 186 vezes) quando comparada com um diodo convencional de mesmo material. Sendo assim, foram apresentados bons dispositivos fotodetectores baseados em diodos e transistores com soluções para detecção em todo espectro de UV.

Exposure to high levels of ultraviolet radiation (UV) can cause burns, immunological changes, neoplasms, skin cancer, among others disease. The advent of printed electronics makes it possible to develop sensors that monitor exposure to UV radiation through printed electronic circuits that are cheap, thin, light, flexible and that can be fixed on clothes or adornments. Electronic devices, such as transistors or Schottky diodes, commonly have several electrical parameters, which can be exploited in a beneficial way to provide more information than sensors based on a purely resistive or capacitive response. In this dissertation, Schottky diodes were manufactured using ZnO and PEDOT:PSS obtained by spray, as an easy, simple and low cost method for the production of photodetectors. The devices had achieved rectification ratio as high as 104, associated with an ideality factor as low as 1.3. The photoconduction of ZnO films was studied as a function of geometric parameters and UV irradiance on the device, demonstrating that the photocurrent in ZnO depends on relationships that involve the surface dynamics of oxygen exposure, identifying changes in bimolecular recombination regime to monomolecular at higher irradiance values. In addition, transistors were fabricated with gate-electrolyte using ZnO as the active layer. The devices showed a high on/off ratio of 3.0x105 associated with very interesting changes in threshold voltage, saturation mobility, on/off ratio, ratio Iuv/Idark and in transconductance, when under UV irradiation. β-Ga2O3 was used as an alternative to detect deep UV radiation, it is a promising material for high voltage and high frequency applications. In this work, a new approach based on the coupling of two Schottky diodes, using β-Ga2O3, is reported, which led to a substantial increase in photocurrent (~ 186 times) when compared to a conventional diode of the same material. Summarizing, this work had presented good photodetector devices based on diodes and transistors with solutions for detection in the entire UV spectrum.
Development of a UV photodetector using a Schottky diode and a transistor based on ZnO by spray pyrolysis
Keywords: Diodo Schottky; Transistor; Spray pyrolysis; ZnO; β-Ga2O3; Fotodetector UV; Schottky diode; Transistor; Spray pyrolysis; UV photodetector