Статья

Название статьи СИНТЕЗ И ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГАЗОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ПЛЕНОК Zn2SnO4
Автор С.А. Белоусов, А.А. Носов, С.И. Рембеза, Н.Н. Кошелева
Рубрика РАЗДЕЛ I. ЭЛЕКТРОНИКА И НАНОТЕХНОЛОГИИ
Месяц, год 10, 2016
Индекс УДК 538.95
DOI 10.18522/2311-3103-2016-10-1927
Аннотация Рассмотрен один из перспективных материалов для газовой сенсорики и прозрачной электроники – ортостаннат цинка (Zn2SnO4) – полупроводник n-типа с шириной запрещенной зоны 3,4–3,6 эВ со структурой обратной шпинели. Целью работы является синтез пленок Zn2SnO4 и исследование их электрофизических свойств. Газочувствительные пленки Zn2SnO4 были изготовлены методом ионно-лучевого распыления керамической мишени на стеклянные подложки. Напыление проводилось в атмосфере Ar в течение 300 минут при температуре подложки 80°С. Свежеприготовленные пленки имеют светло-коричневый цвет. По данным рентгенофазового анализа все напыленные пленки имеют аморфную структуру. Измерение толщины напыленных образцов проводилось на интерференционном микроскопе МИИ-4. Толщина пленок составила 3 мкм. Концентрация и подвижность носителей зарядов измерялась с помощью эффекта Холла в магнитном поле 0,63 Тл. Удельное сопротивление измерялось четырехзондовым методом на автоматизированной установке ВИК-УЭС. В результате проведенной работы были исследованы структура пленок и их электрофизические свойства. Установлено, что аморфная пленка Zn2SnO4 с содержанием ZnO и SnO2 в соотношении 2:1 обладает удовлетворительной прозрачностью и высокой электропроводностью и по своим электрофизическим параметрам может быть использована в качестве прозрачных электропроводящих слоев. Также были проведены исследования газочувствительных свойств пленок Zn2SnO4. После термообработки при 580°С в течение 6 часов пленка обладает хорошей газовой чувствительностью к спирту. Высокотемпературная электропроводность пленок обусловлена термической ионизацией ловушек в запрещенной зоне Zn2SnO4. Полученные результаты показывают, что пленка Zn2SnO4 с содержанием ZnO и SnO2 в соотношении 2:1 может быть применена в качестве чувствительных элементов газовых датчиков.

Скачать в PDF

Ключевые слова Тонкие пленки; ортостаннат цинка; газочувствительные свойства; аморфные пленки, газовый датчик; электрические и оптические свойства.
Библиографический список 1. Simon I., Barsan N., Bauer M., Weimar U. Micromachined metal oxide gas sensors: opportuni-ties to improve sensor performance // Sens. Actuators B. – 2001. – Vol. 73. – P. 1-26.
2. Gopel W. Solid state chemical sensors: atomistic models and research trends // Sensors and Actuators. – 1989. – Vol. 16. – P. 167-193.
3. Антоненко В., Васильев А., Олихов И. Раннее обнаружение пожара: полупроводниковые газовые сенсоры // Электроника: НТБ. – 2001. – № 4. – С. 48-51.
4. Heilig A., Barsan N., Weimar U., Gopel W. Selectivity enhancement of SnO2 gas sensors: sim-ultaneous monitoring of resistances and temperatures // Sens. Actuators В. – 1999. – Vol. 58.
– P. 302-309.
5. Воробьев Д. М. Получение и диагностика наноматериалов на основе металлооксидов, химически осажденных из паровой фазы // Молодой ученый. – 2013. – № 3. – С. 40-44.
6. Yu J.H., Choi G.M. Selective CO Gas Detection of Zn2SnO4 Gas Sensor // J. of Electroceramics. – 2002. – Vol. 8. – P. 249-255.
7. Yu J.H., Choi G.M. Current-voltage characteristics and selective CO detection of Zn2SnO4 and ZnO/Zn2SnO4, SnO2/Zn2SnO4 layered-type sensors // Sensors and Actuators B. – 2001.
– Vol. 72. – P. 141-148.
8. Pang C. et al. Synthesis, characterization and opto-electrical properties of ternary Zn2SnO4 nanowires // Nanotechnology. – 2010. – Vol. 21. – P. 706-709.
9. Wang C., Wang X., Zhao J., Mai B., Sheng G., Peng P., Fu J. Synthesis, characterization and photocatalytic property of nano-sized Zn2SnO4 // J. of Materials Science. – 2002. – Vol. 37.
– P. 2989-2996.
10. Seul Oh L. et al. Zn2SnO4-based photoelectrodes for organolead halide perovskite solar cells // J. Phys. Chem. C. – 2014. – Vol. 118. – P. 22991-22994.
11. Shen X. et al. Phase transition of Zn2SnO4 nanowires under high pressure // J. Appl. Phys.
– 2009. – Vol. 106. – P. 523-527.
12. Alpuche-Aviles M.A., Wu Y. Photoelectrochemical study of the band structure of Zn2SnO4 pre-pared by the hydrothermal method // Journal of American chemical society. – 2009.
– Vol. 131. – P. 3216-3224.
13. Fouad O.A., Glaspell G. Growth and characterization of ZnO, SnO2 and ZnO – SnO2 nanostructures from the vapor phase // Journal of European ceramic society. – 2005. – Vol. 59. – P. 341-344.
14. Золотухин И.В., Калинин Ю.Е., Стогней О.В. Новые направления физического материаловедения: учеб. пособие. – Воронеж: Изд-во Воронеж. гос. ун-та, 2000. – 360 с.
15. Rembeza S.I., Kosheleva N.N., Rembeza E.S., Svistova T.V., Plotnikova E.Ju., Suvaci E., Ozel E., Tuncolu G., Aciksari C. Synthesis of multi-component metal oxide films of various compositions (SnO2)x(ZnO)1-x (x=1-0.5) // Fizika i tehnika poluprovodnikov. – 2014. – Vol. 48,
No. 8. – P. 1147-1151.
16. Abdulaziz, A., Sh. Al–Shahrani, Preparation and characterisatron of ceramic and thin film Zn2SnO4 // E-Theses Diorham Uni. – 1993. – Vol. 32. – P. 467-471.
17. Белоусов С.А., Кошелева Н.Н., Носов А.А., Меньшикова Т.Г., Рембеза С.И. Структура, электрические и оптические свойства пленок (SnO2)х ∙ (ZnO)1-х для х = 0,3; 0,5 // Вестник Воронежского государственного технического университета. – 2016. – Т. 12, № 3. – С. 82-85.
18. Рембеза С.И., Синельников Б.М., Рембеза Е.С., Каргин Н.И. Физические методы исследования материалов твердотельной электроники. – Ставрополь: СевКавГТУ, 2002. – 432 с.
19. Govindappa C.K., Venkatarangaiah V.T., Abd Hamid S.B. Electrochemical generation of cubic shaped nano Zn2SnO4 photocatalysts // Nano-micro Letters. – 2013. – Vol. 5, No. 2. – P. 101-110.
20. Румянцева М.Н, Макеева Е.А., Гаськов А.М. Влияние микроструктуры полупроводниковых сенсорных материалов на хемосорбцию кислорода на их поверхности // Российский химический журнал (ЖРХО им. Д.И. Менделеева). – 2008. – T. 52, № 2. – С. 122-129.

Comments are closed.