Электрофизические свойства нанокомпозитов на основе SnO2: ZrO2 и SnO2 с добавлением многостенных углеродных нанотрубок

• Автор: Шматова, Юлия Васильевна
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 138 с. : ил.

Содержание
Введение

ГЛАВА I. ПЛНКИНАНОКОМПОЗИТЫ НА ОСНОВЕ МЕТАЛЛООКСИДНЬЕХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ, ИХ

ФИЗИЧЕСКИЕ И ГАЗОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА 1О

1.1. Основные представления о свойствах материала БпОг

1.2. Взаимодействие молекул различных газов с поверхностью металлооксидных полупроводников

1.2.1. Физические и химические процессы, протекающие

на поверхности металлооксидных полупроводников

1.2.2. Г азыокислители и их взаимодействие с и 8пОг

1.2.3. Газывосстановители и их влияние на электрические

свойства пБпОг

1.2.4. Механизмы газовой чувствительности металооксидных полупроводников
1.2.5. Влияние размера зерна в поликристаллических пленках
диоксида олова на механизм газовой чувствительности
1.3. Способы изготовления плнок на основе металооксидных полупроводников
1.3.1. Гидролиз растворов хлорида олова
1.3.2. Метод ионноплазменного распыления
1.3.3 Зольгель метод
1.4. Влияние стабилизирующего изотермического отжига на
параметры и свойства плнокнанокомпозитов
1.5. Влияние легирования на свойства плнокнанокомпозитов
1.6 Влияние введения нанотрубок на свойства 8пСЬ
Выводы к первой главе
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Подготовка подложек
2.2. Изготовление нанокомпозитов 8п 7гметодом ионнолучевого напыления
2.3. Синтез композитов 8п с углеродными нанотрубоками
2.4.Структурный анализ
2.4.1. Рентгеновский микроанализ
2.4.2. Просвечивающая электронная микроскопия
2.4.3. Исследование морфологии плноккомпозитов
2.5. Измерение толщины плнок
2.6. Исследование оптических свойств пленок нанокомпозитов
2.7. Методы измерения электрических параметров плнок
2.7.1. Измерение удельного сопротивления четырехзондовым
методом
2.7.2. Измерение удельного сопротивления методом ВандерПау
2.7.3. Измерение электрических параметров плнок с помощью
эффекта Холла
2.8. Методика измерения газовой чувствительности
плнокнанокомпозитов
Выводы ко второй главе
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ И ГАЗОЧУВСГВИГЕЛЬНЫХ СВОЙСТВ ПЛЕНОК
НАНОКОМПОЗИТОВ БпОг гЮ2
3.1. Структура и основные электрофизические параметры пленок
8п
3.2. Стабилизирующий изотермический отжиг нанокомпозита 8п
3.3. Исследование оптических свойств нанокомпозита 8п
3.4. Исследование электрических параметров нанокомпозита 8п
3.5. Исследование температурной зависимости поверхностного сопротивления нанокомпозита 8п Ю2
3.6. Газочувствительные свойства наиокомпозита 8п
Выводы к третьей главе
Г ЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ НАНОКОМГ ЮЗИТОВ БпСЬ С
ДОБАВЛЕНИЕМ МНОГОСТЕННЫХ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК
4.1. Стабилизирующий изотермический отжиг нанокомпозитов БпОзгМУНГ
4.2. Исследование электрических параметров нанокомпозитов
БпОг МУНТ
4.3. Исследование температурной зависимости поверхностного сопротивления нанокомпозита 8п МУНТ
4.4. Газочувствительные свойства нанокомиозита Ьп МУНТ
Выводы к четвертой главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
Список литературы


Температура максимальной газовой чувствительности у пленок-нанокомпозитов Sn : Zr по сравнению с чистой пленкой Sn уменьшается практически на несколько десятков градосов Цельсия с уменьшением размеров зерен от до нм. Режимы синтеза нанокомпозитов Sn: МУНТ методом гидролиза раствора солей олова, физические условия (температура, время) термообработок и кристаллизации пленок Sn с МУНТ концентрацией нанотрубок от 0 до 6,9 вес. Дальнейшее увеличение концентрации МУНТ в Sn свыше 3,5 % вес. Sn без добавления МУНТ. Апробация работы. ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет» (Воронеж, -); IX Международной научной конференции «Химия твердого тела: монокристаллы, наноматериалы, нанотехнологии» (Кисловодск, ); XII Международной научной конференции «Релаксационные явления в твердых телах» (Воронеж, ); X Международной научной конференции «Химия твердого тела: наноматериалы, нанотехнологии» (Кисловодск, ). Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в научных работах, в том числе 3 — в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателю принадлежат: [-] - исследование электро-физическихских и оптических свойств пленок-нанокомлозитов Бп-2г-0, [-, -] - исследование газочувствительных свойств пленок-нанокомпозитов на основе диоксида олова, [-] - анализ влияния состава пленок-нанокомпозитов 8п-7г-0 на их электрофизические свойства, [-] - обоснование применения композита 8п-7г-0 в газовой сенсорике, [] - исследование взаимодействия спеченных пленок 8пС>2 к различным газам, [-] -исследование релаксационных процессов металлооксидных пленок, [-] -исследование газовой чувствительности нанокомпозита на основе 8пОг и углеродных нанотрубок, [-, -] - обсуждение полученных результатов и подготовка работ к печати. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из наименований. Основная часть работы изложена на 7 страницах, включает рисунков и 7 таблиц. ГЛАВА І. Повышение чувствительности приборов требует досконального понимания поверхностных процессов, связанных с изменением электрического сопротивления чувствительного элемента в атмосфере анализируемого газа. Диоксид олова является полупроводниковым соединением вида А1УВМ. До настоящего времени не решён вопрос о соотношении трех конкурирующих компонентов межатомных составляющих сил взаимодействий. Применение теории химической связи в АІУВУ1 приводит к противоречиям: одни опыты свидетельствуют о ковалентности АІУВУІ, другие — об очень большой ионности. Небольшой объём исследований соединений группы А|УВУ1 связан с технологической сложностью получения совершенных образцов с небольшой концентрацией носителей тока. Это объясняется большими отклонениями кристаллов от стехиометрии. Диоксид олова кристаллизуется в тетрагональную структуру рутила с параметрами решётки а - 4. А, с = 3. А (рис. В состав тетрагональной ячейки БпОг входят два атома олова и четыре атома кислорода в позициях [1]. В структуре рутила атомы олова имеют октаэдрическое окружение из атомов кислорода. Иными словами, каждый атом кислорода окружен тремя атомами олова, а каждый атом олова - шестью атомами кислорода. Рис. Газочувствительные сенсоры функционируют на основе адсорбционных эффектов, возникающих на поверхности материала. Идея о влиянии адсорбции молекул газа на физические и химические свойства полупроводниковых адсорбентов была высказана в -х годах такими известными учёными как Иоффе А. Ф. [2] и Рогинский С. З. [3]. И лишь в трудах Волькенштейна и его последователей теория получила значительное развитие [4-7]. Известно, что олово способно образовывать оксиды БпО и ЗпОг, проявляющие в реакциях противоположные свойства [8-]. БпО окисляется до производных Эп (IV), имеет тетрагональную структуру, характеризующуюся тем, что атомы кислорода и металла имеют четверную координацию, кислород при этом расположен в тетраэдре из атомов металла, а атомы металла находятся в вершине “кислородной” квадратной пирамиды.