Аттестационная комиссия
Комиссия по аккредитации
Комиссия по экспертов
Распоряжения, инструкции
Нормативные акты
ПОДГОТОВКА КАДРОВ
Номенклатура
Организации
Ученые советы
Семинары
Диссертации		 Научные руководители
Ученые
Докторанты
Постдокторанты
CNAA logo

 română | русский | english


Роль структурных и фазовых изменений легированных оксидов металлов SnO2 и In2O3 в формировании газочувствительных свойств хеморезистивных сенсоров


Автор: Boris Iulia
Степень:доктор
Специальность: 01.04.10 - Физика и инженерия полупроводников
Год:2016
Научный руководитель: Vladimir Brînzari
доктор, доцент
Институт: Государственный Университет Молдовы

Статус

Диссертация была зашищена 21 декабря 2015
Утверждена Национальным Советом 25 февраля 2016

Автореферат

Adobe PDF document – 0.72 Mb / на румынском
Adobe PDF document – 0.74 Mb / на русском

Диссертация

CZU 621.315.592.3

Adobe PDF document 2.55 Mb / на русском
129 страниц

Ключевые слова

In2O3, SnO2, золь-гель, спрей-пиролиз, легирование, газочувствительные свойства, наноструктурные изменения

Аннотация

Диссертационная работа состоит из Введение, 4 Главы, Общие выводы и рекомендации, 170 Библиографических Ссылок, 129 Страниц, 55 Рисунков, 3 Таблицы. Результаты, представленные в диссертации, опубликованы в 44 научных работах.

Область исследования: газовые сенсоры.

Цель работы: всестороннее и сравнительное исследование бинарных оксидов на основе In2O3 и SnO2 с легирующими добавками различного типа и валентности (от металлов до неметаллов) и установление роли добавок в формировании газочувствительных свойств данных материалов на примере золь-гель и тонкопленочной технологий.

Научная новизна и оригинальность: впервые проведено комплексное сравнительное изучение прототипов газовых одноэлектродных сенсоров на основе In2O3 для широкой гаммы легирующих добавок; обнаружен эффект взаимного формирования нанокластеров как основного оксида, так и оксида добавки при легировании SnO2 добавками Co, Cu, Fe, Ni в концентрациях выше предела объемной растворимости.

Решенная важная научная задача: продемонстрирована возможность управления газочувствительными свойствами металлоксидов на основе керамики In2O3 и тонких плёнок SnO2, путем их легирования добавками различного типа, и выяснена структурная и сенсорная активность этих добавок.

Теоретическая значимость: выяснен вклад структурных, адсорбционных и электронных механизмов в газосенсорное очувствление или подавление при легировании добавками, связи их с переходами от объемной растворимости к выпадению в отдельную оксидную фазу добавки как для In2O3, так и для SnO2.

Прикладная ценность: предложены прототипы одноэлектродных и тонкопленочных сенсоров на основе In2O3 и SnO2 с улучшенными эксплутационными характеристиками, а именно повышенной чувствительностью (In2O3: Ga, P, Cu, Zn), (SnO2: Cu, Co), селективностью (In2O3: Cu, P, Mn), повышенной стабильностью (In2O3: Ga, Al, Zn, Fe), малыми временами ответа и восстановления, слабой чувствительностью к влажности (In2O3: Ga, Al).

Содержание


1. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИНЖИНИРИНГА ГАЗОВЫХ СЕНСОРОВ НА ОСНОВЕ ХЕМОРЕЗИСТИВНОГО ЭФФЕКТА. ЛИТЕРТУРНЫЙ ОБЗОР
  • 1.1. Принцип функционирования твёрдотельных хеморезистивных газовых сенсоров
  • 1.2. Факторы, контролирующие параметры газовых сенсоров
  • 1.3. Способы управления параметрами газовых сенсоров
  • 1.3.1. Объёмное легирование
  • 1.3.2. Поверхностное легирование
  • 1.4. Заключение к главе 1

2. МЕТОДЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СЕНСОРОВ, ИХ КОНТРОЛЯ И ТЕСТИРОВАНИЯ
  • 2.1. Золь-гель и спрей-пиролиз – основные методы синтеза, осаждения и модификации при формировании исследованных газочувствительных материалов
  • 2.2. Методы структурного и композиционного анализа
  • 2.2.1. Рентгеновская дифракция
  • 2.2.2. Сканирующая электронная спектроскопия
  • 2.2.3. Атомная силовая микроскопия
  • 2.2.4. Рамановская спектроскопия
  • 2.3. Методика контроля электрофизических и газочувствительных свойств сенсоров на основе In2O3 и SnO2
  • 2.4. Заключение к главе 2

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ГАЗОВЫХ СЕНСОРОВ НА ОСНОВЕ КЕРАМИКИ In2O3
  • 3.1. Метод изготовления и структурная характеристика одноэлектродных газовых сенсоров
  • 3.2. Общие газочувствительные свойства одноэлектродных газовых сенсоров на основе In2O3
  • 3.3. Влияние легирования на электрофизические и газочувствительные свойства керамики In2O3
  • 3.4. Структурный анализ керамики In2O3 с помощью рамановской спектроскопии
  • 3.5. Влияние легирования на скорость и селективность газового ответа керамики In2O3
  • 3.6. Влияние влажности воздуха на газовый ответ одноэлектродных газовых сенсоров на основе In2O3
  • 3.7 Оценки порогов чувствительности прототипов одноэлектродных сенсоров на основе In2O3 с различными добавками
  • 3.8. Заключение к главе 3

4. ИЗУЧЕНИЕ ТОНКИХ ПЛЁНОК SnO2, ЛЕГИРОВАННЫХ ПЕРЕХОДНЫМИ МЕТАЛЛАМИ, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ СПРЕЙ-ПИРОЛИЗА
  • 4.1. Закономерности влияния легирования на морфологию плёнок
  • 4.1.1. Влияние легирования на размеры зерна SnO2
  • 4.1.2. Влияние легирования на агломерацию плёнок SnO2
  • 4.2. Тонкие пленки SnO2, легированные кобальтом
  • 4.2.1. Газочувствительные характеристики плёнок SnO2, легированных Co
  • 4.2.2. Морфологические, структурные и электрофизические факторы, влияющие на газочувствительные свойства при легировании Co
  • 4.3. Тонкие пленки SnO2, легированные медью
  • 4.3.1. Газочувствительные характеристики плёнок SnO2, легированных Cu
  • 4.3.2. Морфологические, структурные и электрофизические факторы, влияющие на газочувствительные свойства при легировании Cu
  • 4.3.3. Роль фазового состояния Cu в газочувствительных характеристиках
  • 4.4. Сравнительный анализ чувствительностей и механизмы газового ответа сенсоров на основе SnO2:Co и SnO2:Cu
  • 4.5. Заключение к главе 4

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ