Estudio del efecto electroadsortivo en películas de óxido de estaño

Abstract

El efecto electroadsorptivo es la adsorción de gas sobre una superficie sólida estimulada o inhibida por la acción de un campo eléctrico, el que modifica la densidad de electrones en la superficie. Esta tesis estudió el efecto electroadsortivo de una mezcla gaseosa de NO2-O2 sobre una superficie de óxido de estaño. El experimento requirió del diseño e implementación de una cámara de vacío dedicada al proceso de electroadsorción. El montaje hace posible que una muestra sea polarizada a distintos voltajes en condiciones de alto vacío, permitiendo transferir la muestra (sin interrumpir la polarización) desde la cámara de adsorción a la cámara de análisis de espectroscopia de fotoelectrones (XPS) para realizar las mediciones. La cámara de adsorción puede inundarse con una mezcla gaseosa de NO2-O2 obtenida por descomposición térmica de nitrato de plomo Pb(NO3)2. Un espectrómetro de masas permite la monitorización de la composición de los gases en cualquier instante. Las muestras fueron preparadas por sputtering asistido por radiofrecuencia. Se usó un blanco de SnO2 en una atmósfera de O2/Ar. El material fue depositado en una oblea de silicio con 100 nm de óxido térmico, seguido de un tratamiento térmico a 400ºC durante 10 horas en atmósfera de aire sintético. Posteriormente, la oblea fue cortada en piezas rectangulares de 10x12 mm. Un delgado (~100 nm de espesor) contacto de cobre en forma de C fue evaporado sobre su superficie, mientras que su parte posterior fue metalizada con aluminio, creando así contactos para polarizar la muestra. Las condiciones del potencial aplicado que permiten que la superficie del SnO2 sea equipotencial se determinaron midiendo el potencial en la superficie con un multímetro y con XPS para detectar posibles corrimientos en la señal. Usando la cámara previamente mencionada, se estudió el efecto electroadsortivo del NO2+O2 sobre SnO2 aplicando distintos potenciales a la parte trasera de la muestra, desde -15 V a +15 V, mientras su superficie se encontraba aterrizada. Las medidas de XPS revelaron la presencia de nitrógeno elemental, así como de óxidos de nitrógeno (NO3 y NO2) en la superficie del óxido metálico. La aplicación de un potencial negativo a su cara posterior inhibe la adsorción de estos óxidos, mientras que la aplicación de un potencial positivo la promueve. No se observó una modificación apreciable en la adsorción del nitrógeno elemental.