Исследование характеристик газочувствительности пленок оксида цинка, полученных методом высокочастотного магнетронного распыления, на NO2, CO2, и CO. Сопротивление пленок при реакции на газ-окислитель характерно для пленок n-типа электропроводности.
При низкой оригинальности работы "Исследование газочувствительности пленок ZnO, полученных методом высокочастотного магнетронного распыления", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
Интерес обусловлен такими свойствами оксида цинка, как химическая инертность, временная стабильность, устойчивость к атмосферному воздействию, высокой чувствительности к токсичным и взрывоопасным газам [1,5]. В работе проводилось исследование характеристик газочувствительности пленок оксида цинка, полученных методом высокочастотного магнетронного распыления [6], на NO2, CO2, и CO. Исследования морфологии поверхности и контроль толщины пленок проводили с помощью Зондовой Нанолаборатории NTEGRA Vita, растрового электронного микроскопа c ионной колонной Nova Nanolab 600, in-situ кварцевого измерителя толщин FTM-7. газочувствительность пленка оксид цинк В его состав входит камера с возможностью напуска газа и его вентиляции, температурный столик, обеспечивающий нагрев до заданной температуры, и контрольно-измерительная система. Увеличение сопротивления пленок при реакции на газ-окислитель характерно для пленок n-типа электропроводности и объясняется обеднением поверхностного слоя пленки носителями заряда [7].Выполненные исследования позволили установить режимы распыления мишени цинка, обеспечивающие формирование пленок ZNO пригодных для изготовления газовых сенсоров. Среднее время отклика таких сенсоров на газы NO2 составило 5-15 с.
Вывод
Наиболее оптимальным способом нанесения тонких пленок ZNO для реализации газовых датчиков на их основе, является реактивное высокочастотное распыление мишени Zn в газовой смеси кислорода и аргона при концентрации кислорода 80%, давлении в камере 0,8 Па и мощности магнетронного разряда 100 Вт.
Выполненные исследования позволили установить режимы распыления мишени цинка, обеспечивающие формирование пленок ZNO пригодных для изготовления газовых сенсоров. Среднее время отклика таких сенсоров на газы NO2 составило 5-15 с. Полученные значения коэффициента газочувствительности находились в диапазоне 30-67% для концентраций NO2 от 20 до 100 ppm, СО и СО2 от 50 до 100 ppm и 81-97% для более высоких концентраций газов от 500 до 1000 ppm. В зависимости от режимов формирования пленки оксида цинка время восстановления газовых сенсоров варьировалось от 15 секунд до нескольких минут. Выявлено, что предварительный нагрев пленок и/или последующий отжиг приводит к изменению типа электропроводности получаемых пленок оксида цинка.
Результаты исследования могут быть использованы при разработке технологии создания чувствительных элементов газовых сенсоров.
Исследование выполнено при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации, соглашение 14.А18.21.2052 «Разработка технологии формирования наноструктурированных материалов и гибридных сенсорных систем на их основе».
Список литературы
1. V. Kobrinsky, E. Fradkin, V. Lumelsky, A. Rothchild, Y. Komem, Y. Lifshitz. Tunable gas sensing properties of p- and n-doped ZNO thin films [Text] // Sensors and actuators B. 2010. Vol. 148. P .379-387.
2. Петров В.В., Назарова Т.Н., Копылова Н.Ф., Заблуда О.В., Кисилев И., Брунс М. Исследование физико-химических и электрофизических свойств, газочувствительных характеристик нанокомпозитных пленок состава SIO2-SNOX-CUOY [Текст] // Нано- и микросистемная техника, 2010. № 8. С.15-21.
3. Петров В.В., Назарова Т.Н., Королев А.Н., Козаков А.Т., Плуготаренко Н.К. Формирование тонких газочувствительных оксидных пленок смешанного состава, легированных серебром // Физика и химия обработки материалов, 2005. - № 3. - С.58-62.
4. Аль-Хадрами И.С., Королев А.Н., Семенистая Т.В., Назарова Т.Н., Петров В.В. Исследование газочувствительных свойств медьсодержащего полиакрилонитрила [Текст] // Известия высших учебных заведений. Электроника, 2008. - № 1. - С.20-25.
5. M. Tonezzer, R.G. Lacerda. Integrated zinc oxide nanowires/carbon micro?ber gas sensors [Text] // Sensors and Actuators B, 2010. - Vol. 150. - P. 517-522.
7. Гамалеев В.А., Михно А.С., Мироненко О.О., Гусев Е.Ю. Исследование влияния температуры предварительного нагрева на тип проводимости пленок оксида цинка [Текст] // Материалы Всероссийской молодежной научной школы «Актуальные проблемыфизики» в рамках фестиваля науки. Ростов-на-Дону: Издательство Южногофедерального университета, 2012. - С.168-170.
Размещено на .ru
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы