Чувствительность к метану нанокомпозитных слоев SnO2(Ag) после импульсного лазерного облучения
https://doi.org/10.35596/1729-7648-2023-21-2-5-13
Аннотация
Исследованы газочувствительные свойства слоев SnO2(Ag), полученных последовательным магнетронным распылением мишени Sn + Ag, окислением слоев Sn0,65Ag0,35 при температуре 650 °С в течение 30 мин и модифицированных импульсами лазерного излучения с плотностью энергии W = 1,5–3,2 Дж/см2. Методами просвечивающей электронной микроскопии и просвечивающей электронной дифракции установлено, что слои Sn0,65Ag0,35 и SnO2(Ag) являются нанокомпозитными со средним размером зерен 100–150 нм. В зависимости от режимов их получения слои содержат зерна с фазовым составом: тетрагональная фаза β-Sn с орторомбической фазой Ag3Sn (Sn0,65Ag0,35, магнетронное распыление) и тетрагональная фаза SnO2 (касситерит) с гранецентрированной кубической структурой Ag (SnO2(Ag), термическое окисление). Чувствительность S слоев SnO2(Ag) к метану определялась при T = 200–360 °C в атмосфере воздуха с содержанием метана в диапазоне CCH4 = 2000–20 000 ppm. Показано, что импульсная лазерная обработка приводит к увеличению чувствительности S слоев SnO2(Ag) к метану до 12 % по сравнению с исходными слоями SnO2(Ag).
Об авторах
С. Л. Прокопьев
Белорусский государственный университет
Беларусь
Беларусь
Прокопьев Станислав Леонидович, старший преподаватель кафедры физической электроники и нанотехнологий
220064, г. Минск, ул. Курчатова, 5
Тел.: +375 29 276-16-90
П. И. Гайдук
Белорусский государственный университет
Беларусь
Беларусь
д. ф.-м. н., профессор кафедры физической электроники и нанотехнологий
Минск
Список литературы
1. Pan, S. Recent Progress in p-Type Doping and Optical Properties of SnO2 Nanostructures for Optoelectronic Device Applications / S. Pan, G. Li // Recent Patents in Nanotechnology. 2011. No 5. Р. 138–161. DOI: 10.2174/187221011795909161.
2. Macroporous SnO2. Synthesized via a Template-Assisted Reflux Process for Efficient Dye-Sensitized Solar Cells / K.-N. Li [et al.] // Appl. Mater. Interfaces. 2013. No 5. Р. 5105–5111. DOI: 10.1021/am4009727.
3. Geckeler, K. E. Functional Nanomaterials / K. E. Geckeler, E. Rosenberg. Valencia: Amer. Sci. Publ., 2005.
4. A Novel Low Temperature Gas Sensor Based on Pt-Decorated Hierarchical 3D SnO2 Nanocomposites / L.Wang [et al.] // Sensors and Actuators B: Chemical. 2016. No 232. Р. 91–101. DOI: 10.1016/j.snb.2016.02.135.
5. Gaiduk, P. I. Plasmonic-Based SnO2 Gas Sensor with In-Void Segregated Silver Nanoparticles / P. I. Gaiduk // Microel. Eng. 2014. No 125. Р. 68–72. DOI: 10.1016/j.mee.2013.11.005.
6. Lee, K.-S. Gold and Silver Nanoparticles in Sensing and Imaging: Sensitivity of Plasmon Response to Size, Shape, and Metal Composition / K.-S. Lee, M. A. El-Sayed // J. Phys. Chem. B. 2006. Vol. 110, No 39. Р. 19220–19225. DOI: 10.1021/jp062536y.
7. Nanostructured Materials for Room‐Temperature Gas Sensors / J. Zhang [et al.] // Adv. Mater. 2016. Vol. 28, No 5. Р. 795–831. DOI: 10.1002/adma.201503825.
8. Dey, A. Semiconductor Metal Oxide Gas Sensors: a Review / А. Dey // Materials Science and Engineering. B. 2018. No 229. Р. 206–217. DOI: 10.1016/j.mseb.2017.12.036.
9. Electrical Properties for Poly-Ge Films Fabricated by Pulsed Laser Annealing / Н. Watakabe [et al.] // Thin Solid Films. 2006. Vol. 508, No 1–2. Р. 315–317. DOI: 10.1016/j.tsf.2005.08.393.
10. Pulsed Laser Annealing of Semiconductor Structures for Functional Devices / N. Misra [et al.] // Phys. Stat. Sol. (c) 2008. Vol. 5, No 10. Р. 3264–3270. DOI: 10.1002/pssc.200779506.
11. Observation of a Hexagonal (4H) Phase in Nanocrystalline Silver / Р. Taneja [et al.] // Phys. Rev. B. 2001. No 64. Р. 033405. DOI: 10.1103/PhysRevB.64.033405.
12. Interface Structure of Ag/SnO2 Nanocomposite Fabricated by Reactive Synthesis / J. Chen [et al.] // J. Mater. Sci. Technol. 2010. No 26. Р. 49–55. DOI: 10.1016/S1005-0302(10)60008-4.
13. Bhagavat G. K. Electrical and Photovoltaic Properties of Tin Oxide Silicon Heterojunctions / G. K. Bhagavat, K. B. Sundaram // Thin Solid Films. 1979. No 63. Р. 197–201. DOI: 10.1016/0040-6090(79)90126-3.
14. Гаман, В. И. Физика полупроводниковых газовых сенсоров / В. И. Гаман. Томск: Изд-во НТЛ, 2012.
15. Shimizu, Y. Basic Aspects and Challenges of Semiconductor Gas Sensors / Y. Shimizu, M. Egashira // MRS Bulletin. 1999. Vol. 24, No 6. Р. 18–24. DOI: 10.1557/S0883769400052465.
16. Kamins, T. I. Hall Mobility in Chemically Deposited Polycrystalline Silicon / T. I. Kamins // J. of Appl. Phys. 1971. No 42. Р. 4357–4365. DOI: 10.1063/1.1659780.
17. Correlation between the Microscopic and Macroscopic Characteristics of SnO2 Thin Film Gas Sensors / А. Lopes [et al.] // International Journal of Inorganic Materials. 2001. Vol. 3, No 8. Р. 1349–1351. DOI: 10.1016/S1466-6049(01)00160-X.
18. Пасынков, В. В. Материалы электронной техники / В. В. Пасынков, В. С. Сорокин. CПб.: Лань, 2001. 19. Иоффе, И. И. Инженерная химия гетерогенного катализа / И. И. Иоффе, Л. М. Письмен. Л.: Химия, 1972.
Рецензия
Для цитирования:
Прокопьев С.Л., Гайдук П.И. Чувствительность к метану нанокомпозитных слоев SnO2(Ag) после импульсного лазерного облучения. Доклады БГУИР. 2023;21(2):5-13. https://doi.org/10.35596/1729-7648-2023-21-2-5-13
For citation:
Prakopyeu S.L., Gaiduk P.I. Methane Sensitivity of Pulsed Laser Treated SnO2(Ag) Nanocomposite Layers. Doklady BGUIR. 2023;21(2):5-13. (In Russ.) https://doi.org/10.35596/1729-7648-2023-21-2-5-13
Просмотров: 377
Послать статью по эл. почте 