Tin (IV) Oxide Coatings with Different Morphologies on the Surface of a Thinned Quartz Fiber for Sensor Application

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Thin-film coatings of tin oxide on the surface of a chemically thinned section of a single-mode quartz fiber have been obtained and experimentally characterized. The materials were synthesized on the fiber surface by metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD). To change the surface morphology, we used different amounts of tetramethyltin (SnMe4) supplied by a carrier gas (dried air) to the deposition zone by varying the temperature of the bubbler with the reagent. During deposition, the transmission spectrum of the optical path was recorded in real time, and the temperature of the bubbler in the experiments varied from –20 to +20°С. After studying the surface on a scanning electron microscope, the deposited films were tested for chemical resistance to an aqueous solution of sulfuric acid and the sensitivity of the lossy mode resonance (LMR) to changes in the refractive index of the environment in the range from 1.35 to 1.41 was evaluated. Samples produced at higher reagent flow rates exhibited a greater resonance sensitivity of 3800 nm/refractive index unit (RIU) for the first-order TM component of the resonance, but such coatings dissolve noticeably in concentrated sulfuric acid solutions, in contrast to coatings obtained with low reagent consumption.

We’re sorry, something doesn't seem to be working properly.

Please try refreshing the page. If that doesn't work, please contact support so we can address the problem.

About the authors

D. P. Sudas

Peter the Great St. Petersburg Polytechnical University; Kotel’nikov Institute of Radioengineering and Electronics of the Russian Academy of Sciences (Fryazino Branch)

Email: dmitriisudas@mail.ru
195251, St. Petersburg, Russia; 141190, Fryazino, Moscow oblast, Russia

P. I. Kuznetsov

Kotel’nikov Institute of Radioengineering and Electronics of the Russian Academy of Sciences (Fryazino Branch)

Author for correspondence.
Email: dmitriisudas@mail.ru
141190, Fryazino, Moscow oblast, Russia

References

  1. Kersey A.D. // Opt. Fiber Technol. 1996. V. 2. P. 291. https://doi.org/10.1006/ofte.1996.0036
  2. Franzão O., Santos J.L., Araújo F.M., Ferreira L.A. // Laser & Photon. Rev. 2008. V. 2. P. 449. https://doi.org/10.1002/lpor.200810034
  3. Roriz P., Franzão O., Lobo-Ribeiro A.B., Santos J.L., Simoes J.A. // J. Biomed. Opt. 2013. V. 18. № 5. Art. ID 050903. https://doi.org/10.1117/1.jbo.18.5.050903
  4. Del Villar I., Arregui F.J., Zamarreno C.R., Corres J.M., Bariain C., Goicoechea J., Elosua C., Hernaez M., Rivero P.J., Socorro A.B., Urrutia A., Sanchez P., Zubiate P., Lopez D., De Acha N. et al. // Sens. Actuators B. 2017. V. 240. P. 174. https://doi.org/10.1016/j.snb.2016.08.126
  5. Kerttula J., Filippov V., Chamorovskii Yu., Ustimchik V., Golant K., Okhotnikov O. G. // Proc. SPIE 8237. Fiber Lasers IX: Technology. Systems and Applications. 2012. Art. ID 82370W. https://doi.org/10.1117/12.908147
  6. Dianov E. // Light Sci Appl. 2012. V. 1. Art. ID e12. https://doi.org/10.1038/lsa.2012.12
  7. Dejneka M., Samson B. // MRS Bulletin. 1999. V. 24. P. 39. https://doi.org/10.1557/S0883769400053057
  8. Sanada K., Shamoto T., Inada K. // J. Non-Crystalline Solids. 1995. V. 189. P. 283. https://doi.org/10.1016/0022-3093(95)00233-2
  9. Ascorbe J., Corres J.M., Matias I.R., Arregui F.J. // Sens. Actuators B. 2016. V. 233. P. 7. https://doi.org/10.1016/j.snb.2016.04.045
  10. Zhu S., Pang F., Huang S., Zou F., Dong Y., Wang T. // Opt. Express. 2015. V. 23. P. 13880. https://doi.org/10.1364/OE.23.013880
  11. Arregui F.J., Del Villar I., Zamarreno C.R., Zubiate P., Matias I.R. // Sens. Actuators B. 2016. V. 232. P. 660. https://doi.org/10.1016/j.snb.2016.04.015
  12. Wang J., Luo Z., Zhou M., Ye C., Fu H., Cai Z., Cheng H., Xu H., Qi W. // IEEE Photonics J. 2012. V. 4. P. 1295. https://doi.org/10.1109/JPHOT.2012.2208736
  13. Lee J., Koo J., Jhon Y.M., Lee J.H. // Opt. Express. 2014. V. 22. P. 6165. https://doi.org/10.1364/OE.22.006165
  14. Lee H., Kwon W.S., Kim J.H., Kang D., Kim S. // Opt. Express. 2015. V. 23. P. 22116. https://doi.org/10.1364/OE.23.022116
  15. Henry W.M. // Proc. SPIE. Chemical, Biochemical, and Environmental Fiber Sensors VI. 1994. V. 2293. https://doi.org/10.1117/12.190957
  16. Wang Z., Zhu G., Wang Y., Li M., Singh R., Zhang B., Kumar S. // Appl. Opt. 2021. V. 60. P. 2077. https://doi.org/10.1364/ao.418875
  17. Tabassum S., Kumar R. // Adv. Mater. Technol. 2020. V. 5. Art. ID 1900792. https://doi.org/10.1002/admt.201900792
  18. Paliwal N., John J. // IEEE Sens. J. 2015. V. 15. P. 5361. https://doi.org/10.1109/JSEN.2015.2448123
  19. Wang X., Wang Q., Song Z., Qi K. // AIP Adv. 2019. V. 9. Art. ID 095005. https://doi.org/10.1063/1.5112090
  20. Urrutia A., Del Villar I., Zubiate P., Zamarreco C.R. // Laser Photon. Rev. 2019. Art. ID 1900094. https://doi.org/10.1002/lpor.201900094
  21. Ozcariz A., Ruiz-Zamarreco C., Arregui F.J. // Sensors. 2020. V. 20. P. 1972. https://doi.org/10.3390/s20071972
  22. Usha S.P., Mishra S.K., Gupta B.D. // Sens. Actuators B. 2015. V. 218. P. 196. https://doi.org/10.1016/j.snb.2015.04.108
  23. Sanchez P., Mendizabal D., Zamarreno C.R., Matias I.R., Arregui F.J. // Proc. SPIE 9634. 2015. Art. ID 96347M. https://doi.org/10.1117/12.2195177
  24. Matias I.R., Ikezawa S., Corres J. Fiber Optic Sensors: Status and Future Possibilities. Springer International Publishing, Switzerland. 2017. V. 21. P. 51. https://doi.org/10.1007/978-3-319-42625-9
  25. Li W., Zhang A., Cheng Q., Sun C., Li Y. // Optik. 2020. V. 213. Art. ID 164696. https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2020.164696
  26. Savelyev E.A. // Eur. Phys. J. D. 2021. V. 75. Art. ID 285. https://doi.org/10.1140/epjd/s10053-021-00296-0
  27. Kuznetsov P.I., Sudas D.P., Savel’ev E.A. // Instrum. Exp. Tech. 2020. V. 63. P. 516. https://doi.org/10.1134/S0020441220040302
  28. Kuznetsov P.I., Sudas D.P., Yapaskurt V.O., Savelyev E.A. // Opt. Mater. Exp. 2021. V. 11. P. 2650. https://doi.org/10.1364/OME.433169
  29. Kuznetsov P.I., Sudas D.P., Savelyev E.A. // Sens. Actuators A. 2021. Art. ID 112576. https://doi.org/10.1016/j.sna.2021.112576

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (354KB)
Indexing metadata
3.

Download (1MB)
Indexing metadata
4.

Download (204KB)
Indexing metadata
5.

Download (125KB)
Indexing metadata
6.

Download (311KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Д.П. Судас, П.И. Кузнецов

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».