Газочувствительные полупроводниковые нанокомпозиты на основе диоксида олова, сформированные методами золь-гель технологии

• Автор: Максимов, Александр Иванович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 158 с. : ил.

Глава 1. Пленочные газочувствительные сенсоры на основе диоксида олова (литературный обзор)
1.1 Принцип действия адсорбционно-полупроводниковых газовых датчиков, их основные характеристики, достоинства и недостатки

1.2 Диоксид олова как материал для газочувствительных датчиков, основные свойства

1.3 Методы получения тонких пленок диоксида олова

1.4 Сенсорные структуры

1.5 Хемосорбция и катализ

1.6 Селективность и стабильность

1.7 Оценка электрических параметров газочувствительных слоев на основе диоксида олова

1.8 Деградация газочувствительных слоев

1.9 Выводы
Глава 2. Термодинамический анализ равновесия собственных и примесных точечных дефектов в диоксиде олова
2.1 Основные представления о собственных точечных дефектах в диоксиде олова и их влиянии на свойства материала
2.1.1 Точечные дефекты в кристаллах чистых соединений
2.1.2 Квазихимический подход. Основные зависимости
2.1.3. Влияние отклонения от стехиометрии на электрические
свойства диоксида олова
2.2 Методика анализа равновесия собственных точечных дефектов
2.3 Выбор энергий активации процессов образования точечных дефектов
2.4 Расчет концентрации дефектов и носителей заряда в диоксиде олова
2.5 Расчет концентрации точечных дефектов и носителей заряда в 8пОг в зависимости от давления кислорода при постоянной температуре (основные отличия по сравнению с беспримесным)

2.6 Расчет концентрации точечных дефектов и носителей заряда в зависимости от температуры при постоянном давлении кислорода (основные отличия по сравнению с беспримесным)
2.7 Расчет отклонения от стехиометрии в системе Бп-02 в зависимости
от технологических условий получения слоев
2.8 Построение Ро2-Т -х диаграммы состояния 8п02.а на основании результатов расчета концентраций точечных дефектов и носителей заряда
2.9 Анализ результатов расчета концентраций точечных дефектов и носителей заряда в диоксиде олова
2.10 Выводы
Глава 3. Развитие модельных представлений о золь-гель процессах при
формировании нанокомпозитов в системе 8п02-БЮ2
3.1 Технологические характеристики золь-гель метода
3.2 Основные принципы создания золей на основе диоксидов олова и кремния
3.3 Каталитические покрытия
3.4 Алкоголятная и безалкоголятная технологии. Модели физического и химического гелей
3.4.1 Основные закономерности при образовании "химического" геля
3.4.2 Основные закономерности при образовании "физического" геля
3.5 Возможность проведения золь-гель процесса по смешанному алкоксидно-солевому типу
3.6 Нанокомпозиты системы 8п02-8Ю2
3.6.1 БЮ2
3.6.2 Исследования золей, гелей и ксерогелей и формирование структуры газочувствительных слоев диоксида олова
3.6.3 Получение и исследование нанокомпозиционных материалов в системе БЮ2 - Бп02
3.7 Исследование системы 508Ю2-508пО2
3.8 Исследование самопроизвольно гелировавшейся системы 508Ю2-508пО2
3.9 Оценка размеров кристаллитов по данным РФА
3.10 Выводы

Глава 4. Анализ структурных и фазовых неоднородностей
газочувствительных слоев, полученных методами золь-гель технологии
4.1 Оптические методы контроля и качества газочувствиельных слоев и каталитических покрытий
4.2 Рентгеноспектральный микроанализ слоев системы ЗЮг-ЗпОг
4.3 Электронно-микроскопические исследования нанокомпозитных газочувствительных слоев
9 4.4 Модель повышения адгезионной способности нанокомпозитных
слоев системы ЗЮг-ЗпСЬ
4.5 Атомно-силовая микроскопия
4.6 Выводы
Глава 5. Исследование нановключений в композиционных материалах
методом Внутреннего трения
5.1 Физические основы метода ВТ
5.2. Новые подходы к нанодиагностике протекания золь-гель процессов, основанные на методе внутреннего трения
5.3. Метод анализа капсулированных фаз водно-спиртовых растворов
5.4 Влияние экспериментальных факторов на состав водно-спиртовых нанофаз
5.5 Применение метода ВТ для оценки адгезионных характеристик газочувствительных слоев
5.6 Методика исследования газочувствительности пленок
5.7 Анализ параметров золь-гель процесса, влияющих на газочувствительность пленок
5.8 Перспективы создания газочувствительных сенсоров нового поколения
5.9 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
» СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

2.1.3. Влияние отклонения от стехиометрии на электрические свойства диоксида олова
В случае, когда зонная структура удовлетворительно описывается двузонной моделью, для электропроводности справедливо выражение: а = епип+ерир.
Здесь ип и ир - подвижности электронов и дырок соответственно. Для более сложных случаев необходим учет вклада дополнительных валентных зон.
Уравнения для концентрации электронов п и дырок р вытекают из условий электронейтральности и закона действующих масс. Уравнение, отражающее условие электронейтральности, имеет вид
п+ЕУм^ЕУиТ+САП+гЕАГИр+ГУо^+гсУо^+р^+гр*4]. (2.4)
В это уравнение включены концентрации доноров [Б] и акцепторов [А]. Например, в случае БпОг, Те или С1 в позиции атома кислорода, действуют как доноры. Вклад подобных доноров в электропроводность при комнатной температуре зависит преимущественно от энергии ионизации донора и термообработки образца. Высокотемпературная обработка определяет число кислородных вакансий, а процедура охлаждения - число “замороженных” вакансий. Можно провести расчет концентрации точечных дефектов, если известны температурные зависимости констант равновесия [73].
Если, например, донором является междоузельный атом Бп, то необходимо учесть дополнительные реакции:
8п(г) = Бп*,
Бп* = Бщ4 + с, или
[Бп*] = К(8п,х) Р8п,
[8п,+] = К(8П(+) М-