Влияние добавок оксидов меди и цинка на электрические и газочувствительные свойства композитных слоёв диоксида олова
Н.А. Клычков, В.В. Симаков, И.В. Синёв, Д.А. Шикунов
ФГБОУ ВО «Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского»
DOI: 10.26456/pcascnn/2022.14.632
Оригинальная статья
Аннотация: С помощью золь-гель технологии сформированы образцы тонких плёнок SnO2, а также композитные слои CuO:SnO2 и ZnO:SnO2 с различной концентрацией примеси посредством смешения золей. Плёнки подвергались термообработке в потоке кислорода при 550°C. Поверх плёнок сформирована контактная система методом термического испарения хрома с последующим осаждением через маску на образец. На температурной зависимости проводимости для слоев на основе чистого диоксида олова наблюдается локальный максимум проводимости в области 250°C, что, вероятно, связано с термоактивационным процессом десорбции кислорода. Проводимость слоёв диоксида олова уменьшается по мере увеличения концентрации добавки меди. Добавка 2% меди на порядок уменьшает долговременный дрейф базовой линии проводимости пленок на воздухе, что может быть связано с образованием малоподвижных ассоциативных комплексов меди и вакансий кислорода. Наибольшую чувствительность к парам этанола во всем исследуемом диапазоне концентраций проявляли композитные слои с добавлением 6% цинка. Установлено, что добавка оксида меди и цинка повышает отклик газочувствительных сенсоров газа на основе слоёв SnO2 к парам этанола, а также снижает время отклика на воздействие газовых проб в диапазоне рабочих температур 150-300°C.
Ключевые слова: золь-гель технология, композитные газочувствительные пленки, диоксид олова, дрейф проводимости, время отклика газового сенсора
- Клычков Никита Александрович – дипломированный магистр кафедры материаловедения, технологии и управления качеством, ФГБОУ ВО «Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского»
- Симаков Вячеслав Владимирович – д.т.н., профессор кафедры материаловедения, технологии и управления качеством, ФГБОУ ВО «Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского»
- Синёв Илья Владимирович – к.ф.-м.н., доцент кафедры материаловедения, технологии и управления качеством, ФГБОУ ВО «Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского»
- Шикунов Дмитрий Алексеевич – дипломированный магистр кафедры материаловедения, технологии и управления качеством, ФГБОУ ВО «Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского»
Ссылка на статью:
Клычков, Н.А. Влияние добавок оксидов меди и цинка на электрические и газочувствительные свойства композитных слоёв диоксида олова / Н.А. Клычков, В.В. Симаков, И.В. Синёв, Д.А. Шикунов // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2022. — Вып. 14. — С. 632-638. DOI: 10.26456/pcascnn/2022.14.632.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Шикунов, Д.А. Распознавание паров органических веществ в воздухе с помощью вариации режима работы газового сенсора / Д.А. Шикунов, В.В. Симаков, И.В. Синёв, Е.А. Щербакова, Д.А. Тимошенко // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2019. – Вып. 11. – С. 665-671. DOI: 10.26456/pcascnn/2019.11.665.
2. Симаков, В.В. Распознавание запахов дыма на основе анализа динамики отклика мультисенсорной микросистемы / В.В. Симаков, А.С. Ворошилов, В.В. Галушка и др. // Нано- и микросистемная техника. – 2012. – № 9 (146). – С. 49-54.
3. Sun, J. Effects of UV light illumination on the gas sensing properties of ZnO–SnO2 thick film sensor / J. Sun, F. Liu, T. Zhong et al. // Sensor Letters. – 2011. – V. 9. – №. 2. – P. 824-827. DOI: 10.1166/sl.2011.1623.
4. Lee, J-H. Gas sensors using hierarchical and hollow oxide nanostructures: overview / J-H. Lee // Sensor and Actuators B: Chemical. – 2009. – V. 140. – I. 1. – P. 319-336. DOI: 10.1016/j.snb.2009.04.026.
5. Liess, M. Electric-field-induced migration of chemisorbed gas molecules on a sensitive film—a new chemical sensor / M. Liess // Thin Solid Films. – 2002. – V. 410. – I. 1-2. – P. 183-187. DOI: 10.1016/S0040-6090(02)00209-2.
6. Geistlinger, H. Electron theory of thin-film gas sensors / H. Geistlinger // Sensors and Actuators B. – 1993. – V. 17. – I. 1. – P. 47-60. DOI: 10.1016/0925-4005(93)85183-B.
7. Salehi, A. highly sensitive self-heated SnO2 carbon monoxide sensor / A.A. Salehi // Sensors and Actuators B: Chemical. – 2003. – V. 96. – I. 1-2. – P. 88-93. DOI: 10.1016/S0925-4005(03)00490-8.
8. Клычков, Н.А. Мультипараметрическое распознавание паров органических веществ с помощью сенсора газа на основе наноструктурированной пленки диоксида олова / Н.А. Клычков, В.В. Симаков, И.В. Синев, Д.А. Тимошенко // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2021. – Вып. 13. – С. 852-859. DOI 10.26456/pcascnn/2021.13.852.
9. Ke, C. Annealing temperature dependent oxygen vacancy behavior in SnO2 thin films fabricated by pulsed laser deposition / C. Ke, W. Zhua, J.S. Panb, Z. Yanga // Current Applied Physics. – 2011. – V. 11. – I. 3 Supplement. – P. S306-S309. DOI: 10.1016/j.cap.2010.11.067.
10. Зи, С. Физика полупроводниковых приборов: в 2-х книгах / С. Зи; пер. с англ. – 2-е перераб. и доп. изд. – М.: Мир, 1984. – Кн. 1. – 456 с.
11. Gong, S. Gas sensing characteristics of SnO2 thin films and analyses of sensor response by the gas diffusion theory / S. Gong, J. Liu, J. Xia et al. // Materials Science and Engineering: B. – 2009. – V. 164. – I. 2. – P. 85-90. DOI: 10.1016/j.mseb.2009.07.008.
12. Газоанализаторы. Выражение эксплуатационных характеристик. Часть 1. Общие положения: ГОСТ Р МЭК 61207-1-2009; введ. 01.01.2011. – М.: Стандартинформ, 2011. 20 с.