ОСНОВНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МЕТАЛЛО-ОКСИДНЫХ НАНОПЛЕНОК С ГАЗОВЫМИ МОЛЕКУЛАМИ

10.25712/ASTU.1811-1416.2023.04.002

Аннотация

Газовые сенсоры, сделанные на основе полупроводниковых метало-оксидов, являются очень привлекательными объектами прикладных исследований из-за возможного производства их даже технологиями микроэлектроники. Так как основой механизма чувствительности являются химические реакции между поверхностью твердого тела и газовыми молекулами, то наиболее востребованными являются материалы с большим соотношением поверхности к объему и с большой степенью пористости, т.е. порошки из наночастиц. Основной существующей здесь проблемой является зависимость сенсорных параметров от морфологии и состава используемого материала. В представленной статье, на примерах ZnO и SnO₂, были исследованы основные особенности проводимость метало-оксидных пленок. Пленки состояли из соединенных между собой наночастиц, проводимость была обусловлена взаимодействием определяемого газа с поверхностью полупроводникового слоя. Показано, что при расчете проводимости сети из контактов между частицами необходимо проводить усреднение по проводимости соединений разного вида, что ведет к перколяционным эффектам. Исходя из имеющихся экспериментальных данных, создана модель, учитывающая широкий спектр распределения размера частиц и их проводимости. На основе моделирования в рамках данной модели можно выяснить, при каких условиях происходит наступление перколяционных эффектов и как они могут повлиять на чувствительность рассматриваемого газового датчика, что может позволить создать концепцию газовых сенсоров нового поколения.