Determinación del comportamiento de la oxidación superficial del silicio poroso nanocristalino para su uso como posible material en sensores de contaminantes químicos

Abstract

El interés en desarrollar sensores químicos rápidos y confiables de forma económica es algo que ha atraído muchos esfuerzos en la última década. Un candidato muy fuerte para esto, debido a su gran área con relación de volumen, es el silicio tratado electroquímicamente que forma silicio poroso (pSi). Este tratamiento genera nanoestructuras de silicio dentro de la matriz porosa que le proporciona excelentes cualidades de detección. Sin embargo, el principal inconveniente de este material es la rápida oxidación de su superficie que impide su uso como sensor, debido a una disminución en sus capacidades sensitivas. El objetivo de esta tesis es la determinación del comportamiento de la superficie nanocristalina de psi a través de una curva de calibración entre las alturas de los picos de óxido de silicio en la región porosa y las mediciones del ángulo de contacto. Además del uso de espectroscopía de impedancia para modelar un circuito equiva lente del proceso de oxidación. Esto se llevó a cabo mediante reflectancia total atenuada en espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR-ATR) y en el método de gota sésil de ángulo de contacto (CA) durante 249 minutos. Por otro lado, la espectroscopía de impedancia (IS) se usó en muestras en contacto con aire ambiental y se aplicó en dos tipos de muestras: unas con contactos óhmicos de plata y las otras con contactos óhmicos de oro. Los contactos de plata se secaron en una cámara de nitrógeno durante dos horas antes de comenzar las mediciones de IS y los contactos de oro se depositaron por evaporación en una cámara de alto vacío y se iniciaron de inmediato las mediciones de IS. En ambos casos se obtuvieron curvas de Nyquist después de someter esas superficies a distintas fases de oxidación y se ajustó un modelo a las curvas obtenidas utilizando elementos pasivos de circuitos como resistencias, capacitores y elementos de fase constante. Los resultados indican...