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Atividade Financiada

Nanofabricação avançada de dispositivos electrónicos baseados em nanofios de óxidos sustentáveis

Advanced nanoFabrication Of eLectronic devices based on sustainable Oxide nanoWires

Referência
2023.11887.PEX
Data de Início do Projeto
2025-02-20
Data de Fim do Projeto
2026-08-19
Investigador Principal
Área Científica
Ciências da engenharia e tecnologias
Programa de Financiamento
Concurso de Projetos Exploratórios em Todos os Domínios Científicos 2023

Resumo

Tem havido um aumento significativo na demanda por uma nova geração de materiais nanoestruturados, sustentáveis, fabricados por métodos de baixa temperatura, de alta integrabilidade e que permitam para um grande leque de aplicações. Pensa-se que nanoestruturas de óxidos possam cumprir estes requerimentos e estas já demonstraram excelentes propriedades elétricas como elevada condutividade eléctrica, mobilidade e piezoeletricidade. Além disso, os materiais óxidos têm sido implementados para memristores,uma tecnologia fortemente procurada para fazer frente às futuras necessidades de armazenamento de dados e para novos paradigmas computacionais. As múltiplas fases e morfologias de óxidos multicompostos possibilitam conceitos multifuncionais, permitindo combinar numa superfície diferentes dispositivos como sensores, coletores de energia,transístores e memórias, todos baseados no mesmo sistema de materiais. Nanoestruturas baseadas em Zn são amplamente empregues,[19] com uma alternativa promissora,abundante, de baixo custo, reciclável e não tóxica no sistema livre de elementos críticos - óxido de zinco e estanho (ZTO) - devido às suas excelentes propriedades e demonstrada multifuncionalidade.[8-11,13,14] No entanto, a investigação das propriedades elétricas de nanofios recai sobretudo na microescala, empregando nanoestruturas em redes aleatórias ou dispersadas aleatoriamente em outros meios. Mas com a procura atual por miniaturização, é crucial estudar as propriedades das nanoestruturas de forma individual e a sua integração em dispositivos eletrónicos de nanoestruturas individuais. Este projeto pretende abordar isto estabelecendo um protocolo inovador para a caracterização eléctrica de nanofios e dispositivos por estes compostos. Para isto, elétrodos de nanodimensões feitos por deposição assistida por feixe de eletrões (EAD) numa ferramenta de microscopia de varrimento eletrónico (SEM) (usando uma ferramenta de litografia por feixe de eletrões (EBL) e processos de injeção de gás (GIS)) vão permitir contactar eletricamente uma nanoestrutura individual com até 100 nm, ao mesmo tempo que formam os elétrodos do dispositivo. Estes elétrodos são complementados com elétrodos de microescala convencionais (por processos de padronização de sala limpa, como a escrita direta a laser), permitindo a utilização de metodologias convencionais de caracterização elétrica para investigação de materiais/dispositivos (crucial numa fase inicial de desenvolvimento de materiais e otimização de dispositivos). Transístores e memristors irão ser fabricados por esta abordagem de pick-and-place e a demonstração de nanocircuitos (de baixa número de dispositivos) será entendida como prova de conceito. Será dado foco a nanofios de ZTO, seguindo o trabalho anterior da PI no qual a síntese hidrotérmica de baixa temperatura e sem seed-layers foi desenvolvida para várias nanoestruturas de ZTO (particularmente nanofios de ZnSnO3). Esta abordagem mostrou-se muito promissora, com impressionantes performances das nanoestruturas a serem mostradas para eletrónica, captação de energia, fotocatálise e sensores [8-11,13,14], mostrando potencial para futura integração em superfícies inteligentes auto alimentadas e amigas do ambiente. Seguindo deste trabalho, pretende-se também atingir tanto uma síntese mais rápida de nanofios de ZnSnO3, como uma síntese de baixa temperatura para nanofios de Zn2SnO4. O baixo custo e o alto grau de liberdade na integração em dispositivos, resultantes deste método de síntese, está em linha com o requerimento de integração numa grande variedade de objetos por conceitos como a Internet das Coisas (IoT). Este projeto irá beneficiar das experiências complementare do Pis e da equipa integrante. A PI tem experiência em síntese hidrotérmica de nanoestruturas de óxidos, caracterização eléctrica de nanofios no SEM e recebeu recentemente treino em EBL, enquanto que os restantes membros da equipa têm larga experiência no desenho, fabrico e caracterização de eletrónica de óxidos [3-5]. O CENIMAT alberga uma larga experiência nestas áreas e possui excelentes recursos laboratoriais para o desenvolvimento deste projeto [1, 4, 20]. Este projeto vai contribuir fortemente para o trabalho recentemente desenvolvido no CENIMAT na área da nanofabricação.

Instituições

Instituições Principais

  • Universidade Nova de Lisboa Associação para a Inovação e Desenvolvimento da FCT (NOVA.ID.FCT)

Financiamento 50.000,00 €

Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) - Portugal

50.000,00 €