Газочувствительные свойства тонких пленок металлокомплексов этиопорфирина-II

• Автор: Гольдштрах, Марианна Александровна
• Шифр специальности: 02.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 127 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Полупроводниковые сенсоры.

1.2. Металлопорфирины

1.2.1. Физикохимические свойства порфирипов.

1.2.2. Полупроводниковые свойства металлопорфирииов

1.2.3. Газочувствительные свойства фталоцианинов.

1.2.4. Использование металлопорфирииов в качестве сенсоров.

ВЫВОДЫ ПО ПЕРВОЙ ГЛАВЕ

ГЛАВА 2. ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ И ГАЗОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ТОНКИХ ПЛЕНОК ФТАЛОЦИАНИНА СВИНЦА И МЕТ АЛЛОКОМПЛЕКСОВ ЭТИОПОРФИРИНАИ В ВАКУУМЕ. МОРФОЛОГИЯ
2.1. Модельный объект исследований фталоцианин свинца РвРс
2.1.1. Структура молекулы и ее особенности.
2.1.2. Электрофизические свойства пленок РЬРс в вакууме
2.1.3. Сенсорные свойства РЬРс в вакууме.
2.2. Основные объекты исследования и приготовление образцов
2.3. Получение сенсорных элементов.
2.3.1. Подготовка подложек.
2.3.2. Получение тонких пленок этиопорфиринов
2.4. Темновые электрофизические свойства напыленных тонких пленок МЕР в вакууме.
2.5. Исследование сенсорных свойств МЕР в вакууме
2.6. Оптические особенности пленок в видимой области спектра.
2.7. Морфология и структура поверхности напыленных тонких пленок МЕР
ВЫВОДЫ 0 ВТОРОЙ ГЛАВЕ.
ГЛАВА 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ АММИАКА В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ МЕР К АММИАКУ И ИХ ОПТИМИЗАЦИЯ
3.1. ИКспектральное исследование процессов, сопровождающих взаимодействие пленок металлопорфирииов с аммиаком
3.2. Установка для исследования сенсорных свойств в протоке
3.2.1. Калибровка нагревателей и стабилизация температуры
3.1.2. Схема измерения проводимости образцов.
3.1.3. Методика калибровки концентрации аммиака
3.3. Влияние температуры на проводимость напыленных сенсорных слоев металлокомплексов этиопорфиринаП.
3.4. Влияние УФосвещения на проводимость напыленных сенсорных слоев металлокомплексов этиопорфирипаИ.
3.5. Влияние аммиака на проводимость пленок МЕР
3.5.1. Кинетические закономерности.
3.5.2. Влияние температуры и фотовоздействия на чувствительность различных МЕР к аммиаку
3.5.3. Чувствительность тонких пленок МЕР к парам воды и ее влияние на чувствительность определения аммиака.
3.5.4. Стабильность и воспроизводимость отклика СоЕР во времени
ВЫВОДЫ ПО ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Создать компьютеризированную газодинамическую установку для систематического исследования сенсорных свойств напыленных тонких пленок. Определить влияние условий внешней среды температуры, освещенности, влажности на величину газовой чувствительности к аммиаку и найти оптимальные условия детектирования низких концентраций аммиака и оксидов азота до единиц тонкими пленками металлокомплексов этиопорфиринаИ, используя различные рабочие температуры и фотовоздействие. Исследовать метрологические характеристики сенсорных элементов и стабильность их параметров в процессе хранения и эксплуатации. Объектом реализации указанных исследований являются тонкопленочные сенсоры на основе фталоцианина свинца и различных металлокомплексов этиопорфиринаП МЕР, где М РЬ, 2, 2, i, Со2н , 2, 2, полученные вакуумным напылением на ситалловые подложки со встречноштырьевой электродной структурой. Научная новизна работы. Си , , i , Со , Рг , , что позволяет разработать мультисенсорное устройство для анализа смеси газов в широком диапазоне концентраций аммиака и оксидов азота от единиц до сотен . Показано влияние центрального атома этиопорфирина на удельную электропроводность напыленных пленок, их микроструктуру и сенсорные свойства по отношению к кислороду, аммиаку, оксидам азота I и II, парам воды. Проведено исследование состава газовой среды при сорбции аммиака на поверхности металлопорфирина при комнатной температуре методом Фурье ИКспектроскопии, позволяющее предположить в качестве основного механизма процесс обратимой сорбции газа без его заметного каталитического окисления молекулами адсорбированного кислорода в присутствии паров воды. Исследовано влияние температуры газочувствительного слоя и условий воздействия УФизлучения на чувствительность и времена откликарелаксации сигнала датчиков при детектировании аммиака. На основе проведенных измерений оптимизированы условия определения аммиака в атмосферном воздухе. Показана перспективность использования фотовоздействия вместо нагревания газочувствительного элемента сенсора для достижения максимальной чувствительности датчика. Исследованы температурные зависимости изменения проводимости тонких пленок различных металлокомгшексов этиопорфиринаИ в атмосфере кислорода, аргона и аммиака и определены акшвационные параметры процесса проводимости в темновом режиме и при УФоблучении. Показана определяющая роль конкурентного процесса хемосорбции кислорода и аммиака при формировании обратимого аналитического сигнала сенсора. Практическая значимость. В результате проведенных исследований определены газочувствительные свойства пленок СоЕР, i, , обладающих высокой чувствительностью до единиц и селективностью, для детектирования токсичных газов аммиака, оксидов азотаП. Разработан экспериментальный стенд, позволяющий проводить измерение метрологических характеристик газочувствительных элементов сенсоров проводимости в режиме i, и методики сенсорного анализа этих газов. Получено соотношение для проведения калибровки сенсора, связывающее аналитический сигнал газочувствительного элемента, концентрацию аналита и температуру измерения. Предложена технология изготовления газочувствительного элемента сенсора, обладающего адекватными характеристиками времени измерения, точностью, воспроизводимостью, предельными концентрациями, стабильностью работы для внедрения в производство портативных селективных сенсоров аммиака и оксидов азота. Разработан прототип газового сенсора на основе этиопорфирина кобальта. Основные положения. Результаты исследований аналитических и физикохимических характеристик газочувствительных слоев для полупроводниковых сенсоров адсорбционнорезистивного типа тонких пленок МЕР с различными центральными атомами. Влияние центрального атома в МЕР на удельную электропроводность напыленных пленок, их микроструктуру и сенсорные свойства по отношению к кислороду, аммиаку, оксидам азота I и II, парам воды. Влияние температуры газочувствительного слоя и условий освещения на чувствительность и времена откликарелаксации сигнала датчиков при детектировании аммиака.