Известия высших учебных заведений

Прикладная нелинейная динамика

ISSN 0869-6632 (Print)
ISSN 2542-1905 (Online)


Для цитирования:

Симаков В. В., Синёв И. В., Вениг С. Б. Неаддитивное влияние паров воды и освещения на проводимость пленки диоксида олова при комнатной температуре // Известия вузов. ПНД. 2018. Т. 26, вып. 6. С. 48-58. DOI: 10.18500/0869-6632-2018-26-6–48-58

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Полный текст в формате PDF(Ru):
(загрузок: 274)
Язык публикации: 
русский
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
53.09

Неаддитивное влияние паров воды и освещения на проводимость пленки диоксида олова при комнатной температуре

Авторы: 
Симаков Вячеслав Владимирович, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского (СГУ)
Синёв Илья Владимирович, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского (СГУ)
Вениг Сергей Борисович, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского (СГУ)
Аннотация: 

Тема и цель исследования. В работе представлены результаты экспериментальных исследований влияния паров воды и интенсивности освещения светодиодом на проводимость тонкой пленки диоксида олова при комнатной температуре. Известно, что использование освещения активных слоев сенсоров позволяет снизить их рабочую температуру, что расширяет область применения сенсоров и мультисенсорных систем на их основе. Целью работы является исследование совместного влияния освещения и воздействия паров воды на проводимость пленок диоксида олова. Методы и материалы. Изучалась газочувствительность сенсоров на основе тонких пленок диоксида олова, сформированных ВЧ магнетронным методом распыления стехиометрической мишени SnO2. Сенсор представлял собой прямоугольную пластину поликора, на которой были сформированы параллельные контакты из нержавеющей стали. Длина контактов 10 мм, зазор между контактами 50 мкм. Толщина активного слоя составляла 0.8 мкм. Газовые пробы, содержащие пары воды, составлялись путем барботирования деионизированной воды потоком синтетического воздуха. Содержание паров воды в газовой пробе определялось соотношением потоков паровоздушной смеси и синтетического воздуха. Результаты. Впервые показано, что при низких уровнях освещения проводимость тонкой пленки диоксида олова при напуске газовых проб увеличивается, а при высоких уровнях освещения – уменьшается. Выполнен численный расчет концентрационных и люксамперных характеристик газочувствительных структур. Обсуждение. Результаты проведенных расчетов по предложенной модели показали, что увеличение или уменьшение проводимости образцов при напуске детектируемого газа определяется положением уровня Ферми в зерне поликристаллического образца до напуска анализируемого газа, которое может контролироваться интенсивностью освещения. Заключение. Полученные результаты могут быть использованы при создании мультисенсорных систем на основе полупроводниковых слоев для детектирования и распознавания примесей газов в окружающей атмосфере.  

Список источников: 
  1. Simakov V., Voroshilov A., Grebennikov A., Kucherenko N., Yakusheva O., Kisin V. Gas identification by quantitative analysis of conductivity-vs-concentration dependence for SnO2 sensors // Sens. Actuators B. Chemical. 2009. Vol. 137. P. 456–461.
  2. Jaaniso R., Tan O.K. Semiconductor Gas Sensors. Cambridge: Elsevier, 2013. 552 p.
  3. Natale C., Ferrari V., Ponzoni A., Sberveglieri G., Ferrari M. Sensors and Microsystems. Heidelberg: Springer, 2014. 439 p.
  4. Korotcenkov G. Handbook of Gas Sensor Materials. New York: Springer, 2014. 454 p.
  5. Patel H. The Electronic Nose: Artificial Olfaction Technology. New Delhi: Springer, 2013. 247 p.
  6. Ao D., Ichimura M. UV-irradiation effects on hydrogen sensors based on SnO2 thin films fabricated by the photochemical deposition // Solid-State Electronics. 2012. Vol. 69, no. 3. P. 1–3.
  7. Kohl C.-D., Wagner T. Gas Sensing Fundamentals. Heidelberg: Springer-Verlag, 2014. 342 p.
  8. Grundler P. Chemical Sensors. Berlin: Springer-Verlag, 2007. 273 p.
  9. Comini E., Faglia G., Sberveglieri G. UV light activation of tin oxide thin films for NO2 sensing at low temperatures // Sens. Actuators B. Chemical. 2001. Vol. 78. P. 73–77.
  10. Гуляев А.М., Ван Л.В., Сарач О.Б., Мухина О.Б. О воздействии оптического излучения на чувствительность газовых сенсоров на основе пленок SnO2−х // Физика и техника полупроводников. 2008. Т. 42, № 6. P. 742–746.
  11. Chizhov A.S., Rumyantseva M.N., Vasiliev R.B., Filatova D.G., Drozdov K.A., Krylov I.V., Abakumov A.M., Gaskov A.M. Visible light activated room temperature gas sensors based on nanocrystalline ZnO sensitized with CdSe quantum dots // Sens. Actuators B. Chemical. 2014. Vol. 205. P. 305–312.
  12. Рембеза С.И., Свистова Т.В.,Кошелева Н.Н., Овсянников С.В., Аль Тамееми В.М.К. Влияние оптического излучения на адсорбционные процессы взаимодействия газов-восстановителей с пленкой SnO2 // Письма в Журнал технической физики. 2015. Т. 41, № 23. С. 32–39.
  13. Симаков В.В., Синёв И.В., Смирнов А.В., Осыко И.Д., Гребенников А.И., Сергеев С.А. Влияние освещения на газочувствительность тонких плёнок диоксида олова к парам этанола при комнатной температуре // Нано- и микросистемная техника. 2017. Т. 19, № 1. P. 34–40.
  14. Arulsamy A.D., Elersi c K., Modic M., Cvelbar U., Mozetic M. Carrier-type transitions in gassensing oxides and nanostructures // ChemPhysChem. 2010. Vol. 11. P. 3704–3712.
  15. Balouria V., Kumar A., Samanta S., Singh A., Debnath A.K., Mahajan A., Bedi R.K., Aswal D.K., Gupta S.K. Nano-crystalline Fe2O3 thin films for ppm level detection of H2S // Sens. Actuators B: Chemical. 2013. Vol. 181. P. 471–478.
  16. Симаков В.В., Синёв И.В., Смирнов А.В., Сякина С.Д., Гребенников А.И., Кисин В.В. Формирование пленок диоксида олова с вертикально ориентированными нанопорами // Нанотехника. 2011, № 3. С. 45–46.
  17. Симаков В.В., Никитина Л.В., Синёв И.В. Аппаратно-программный комплекс многопараметрического распознавания многокомпонентных газовых смесей на основе мультисенсорных микросистем // Башкирский химический журнал. 2010. Т. 17. С. 125–127.
  18. Kiselev V.F., Krylov O.V. Adsorption Processes on Semiconductor and Dielectric Surfaces. Berlin: Springer-Verlag, 1985. 287 p.
  19. Silva J.C.M., dos Santos E.C., de Oliveira A., Heine T., de Abreu H.A., Duarte H.A. Adsorption of water, sulfates and chloride on arsenopyrite surface // Applied Surface Science. Vol. 434, 15 March 2018. P. 389–399.
  20. Dey A. Semiconductor metal oxide gas sensors: A review // Materials Science and Engineering: B. 2018. Vol. 229. P. 206–217.
Поступила в редакцию: 
24.04.2018
Принята к публикации: 
29.10.2018
Опубликована: 
31.12.2018
Краткое содержание:
(загрузок: 46)