Study of graphene-based gas sensors functionalized with gold nanoparticles for NO2 detection

Obiettivo della tesi è la ricerca di un metodo volto a migliorare le attuali prestazioni dei sensori di gas realizzati in grafene. Negli ultimi anni il grafene ha attirato particolare attenzione nel campo dei sensori di gas. Tuttavia, l’utilizzo del grafene presenta limitazioni che rendono difficile lo sviluppo di sensori utilizzabili commercialmente. Tra queste, la mancanza di selettività, nonché la difficoltà del segnale a raggiungere la saturazione e a ritornare al livello iniziale durante la fase di ripristino, rappresentano i maggiori ostacoli. La funzionalizzazione del grafene risulta essere tra i metodi più promettenti per rimediare alle predette limitazioni. Nella tesi, l’oggetto della ricerca è un resistore chimico, il cui materiale sensibile è costituito da grafene multi-strato realizzato tramite deposizione chimica da fase vapore. Il processo di funzionalizzazione scelto si basa sulla deposizione di nanoparticelle di oro sulla superficie del grafene multi-strato. Le caratteristiche fisiche ed elettriche del materiale e le prestazioni del sensore vengono analizzate e confrontate prima e dopo il processo di funzionalizzazione. In particolare, la tesi sviluppa i seguenti punti: Nel Capitolo 1 vengono introdotte le caratteristiche fisiche ed elettriche del grafene, e le sue potenzialità nelle applicazioni di tipo "gas-sensing". Nel Capitolo 2 viene presentato lo stato dell’arte sul processo di funzionalizzazione. Il Capitolo 3 contiene le analisi delle caratteristiche fisiche ed elettriche del materiale, esaminando le differenze riscontrate dopo la funzionalizzazione. I risultati dei test su gas, prima e dopo la funzionalizzazione, sono presentati nel Capitolo 4. SI usa NO2 come "target gas", N2 come gas portante. Per alcuni test, una percentuale di umidità relativa viene aggiunta al flusso di gas. Infine, i risultati vengono confrontati e discussi in dettaglio.