ТЕМПЕРАТУРНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ ПРОВОДИМОСТИ ПЛЕНКИ Cu:SnO2 НА ВОЗДУХЕ
- Авторы: Клычков Н.А.1, Симаков В.В.1, Синёв И.В.1
-
Учреждения:
- ФГБОУ ВО «Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского»
- Выпуск: № 15 (2023)
- Страницы: 119-126
- Раздел: Экспериментальные исследования наночастиц, наносистем и наноматериалов
- URL: https://journals.rcsi.science/2226-4442/article/view/378440
- DOI: https://doi.org/10.26456/pcascnn/2023.15.119
- EDN: https://elibrary.ru/DVHHJU
- ID: 378440
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Проведены исследования температурной зависимости проводимости пленок на основе Cu : SnO 2, изготовленных с помощью магнетронного распыления смешанной мишени CuO/SnO 2. Температурные зависимости проводимости носили существенно нелинейный характер. Обнаружено, что на температурной зависимости наблюдается локальный минимум проводимости вблизи температуры 330°C. Для объяснения полученных результатов предложена математическая модель адсорбции частиц кислорода на поверхности широкозонных полупроводников в различных формах. Предполагалось, что адсорбция частиц кислорода приводит к возникновению примесных уровней акцепторного типа, локализованных вблизи поверхности полупроводника. Выполненное моделирование в рамках предложенной модели показало качественную и количественную согласованность результатов расчета и экспериментальных данных температурной зависимости проводимости сформированных газочувствительных слоев Cu:SnO 2 в кислородсодержащей атмосфере. Анализ экспериментальной температурной зависимости показал, что локальный минимум проводимости обусловлен термоактивационным процессом диссоциации частиц кислорода, адсорбированных в молекулярной форме. Оценены энергии десорбции каждой формы адсорбированного кислорода и глубина залегания их поверхностного акцепторного уровня.
Об авторах
Никита Александрович Клычков
ФГБОУ ВО «Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского»
Email: nklychkov@mail.RUS
410012, Россия, Саратов, ул. Астраханская, 83
Вячеслав Владимирович Симаков
ФГБОУ ВО «Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского»410012, Россия, Саратов, ул. Астраханская, 83
Илья Владимирович Синёв
ФГБОУ ВО «Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского»410012, Россия, Саратов, ул. Астраханская, 83
Список литературы
- Влияние добавок оксидов меди и цинка на электрические и газочувствительные свойства композитных слоёв диоксида олова / Н. А. Клычков, В. В. Симаков, И. В. Синев, Д. А. Шикунов // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2022. - № 14. - С. 632-638. - doi: 10.26456/pcascnn/2022.14.632. - EDN JXDJPI.
- Динамика отклика сенсора на основе наноструктурированного слоя диоксида олова при воздействии паров изопропанола / Н. А. Клычков, В. В. Симаков, И. В. Синев, Д. А. Тимошенко // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2021. - № 13. - С. 708-716. - doi: 10.26456/pcascnn/2021.13.708. - EDN DSQHFG.
- Oberhüttinger, C. On the temperature dependence of the resistive and surface ionisation response of SnO2 gas sensing layers / С. Oberhüttinger, A. Hackner, G. Müller, M. Stutzmann // Sensors and Actuators B: Chemical. - 2011. - V. 156. - I. 2. - P. 563-571. doi: 10.1016/j.snb.2011.01.069.
- Ma, Y.J. Low-temperature transport properties of individual SnO2 nanowires / Y.J. Ma, F. Zhou, L. Lu, Z. Zhang // Solid State Communications. - 2004. - V. 130. - I. 5. - P. 313-316. doi: 10.1016/j.ssc.2004.02.013.
- Ramarajan, R. Substrate temperature dependent physical properties of spray deposited antimony-doped SnO2 thin films / R. Ramarajan, M. Kovendhan, K. Thangaraju, D.P. Joseph // Thin Solid Films. - 2020. - V. 704.- Art. № 137988. - 10 p. doi: 10.1016/j.tsf.2020.137988.
- Slater, B. Dissociation of O2 on the reduced SnO2 (110) surface / B. Slater, C.R.A. Catlow, D.E. Williams, A.M. Stoneham // Chemical Communications. - 2000. - I. 14. - P. 1235-1236. doi: 10.1039/b002039g.
- Gurlo, A. Interplay between O2 and SnO2: oxygen ionosorption and spectroscopic evidence for adsorbed oxygen / A. Gurlo // ChemPhysChem. - 2006. - V. 7. - I. 10. - P. 2041-2052. doi: 10.1002/cphc.200600292.
- Tsujita,W. Gas sensor network for air-pollution monitoring / W. Tsujita, A. Yoshino, H. Ishida, T. Moriizumi // Sensors and Actuators B: Chemical. - 2005. - V. 110. - I. 2. - P. 304-311. doi: 10.1016/j.snb.2005.02.008.
- Simakov, V. Gas identification by quantitative analysis of conductivity-vs-concentration dependence for SnO2 sensors / V. Simakov, A. Voroshilov, A. Grebennikov et al. // Sensors and Actuators B: Chemical. - 2009.- V. 137. - I. 2. - P. 456-461. doi: 10.1016/j.snb.2009.01.005.
- Singh, G. Highly sensitive gas sensor based on Er-doped SnO2 nanostructures and its temperature dependent selectivity towards hydrogen and ethanol / G. Singh, R.C. Singh // Sensors and Actuators B: Chemical. - 2019.- V. 282. - P. 373-383. doi: 10.1016/j.snb.2018.11.086.
- Staerz, A. Current state of knowledge on the metal oxide-based gas sensing mechanism / A. Staerz, U. Weimar, N. Barsan // Sensors and Actuators B: Chemical. - 2022. - V. 358. - Art. № 131531. - 18 p. doi: 10.1016/j.snb.2022.131531.
- Hübner, M. Influence of oxygen backgrounds on hydrogen sensing with SnO2 nanomaterials / M. Hübner, R.G. Pavelko, N. Barsan, U. Weimar // Sensors and Actuators B: Chemical. - 2011. - V. 154. - I. 2. - P. 264-269. doi: 10.1016/j.snb.2010.01.049.
- Симаков, В.В. Неаддитивное влияние паров воды и освещения на проводимость пленки диоксида олова при комнатной температуре / В.В. Симаков, И.В. Синёв, С.Б. Вениг // Известия высших учебных заведений. Прикладная нелинейная динамика. - 2018. - Т. 26. - Вып. 6. - С. 48-58. doi: 10.18500/0869-6632-2018-26-6-48-58.
- Oviedo, J. First-principles study of the interaction of oxygen with the SnO2 (110) surface / J. Oviedo, M.J. Gillan // Surface Science. - 2001. - V. 490. - I. 3. - P. 221-236. doi: 10.1016/S0039-6028(01)01372-3.
- Кисин, В.В. Влияние адсорбции кислорода на проводимость тонких пленок оксида олова / В.В. Кисин, В.В. Сысоев, C.A. Ворошилов, В.В. Симаков // Физика и техника полупроводников. - 2000. - Т. 34. - Вып. 3. - С. 314-317.
- Barsan, N. Fundamental and practical aspects in the design of nanoscaled SnO2 gas sensors: a status report / N. Barsan, M. Schweizer-Berberich, W. Göpel // Fresenius' Journal of Analytical Chemistry. - 1999. - V. 365.- I. 4. - P. 287-304. doi: 10.1007/s002160051490.
Дополнительные файлы
