Структура, электрические и газосенсорные свойства тонких пленок Sn-Y-O, полученных методом реактивного ионно-лучевого напыления

И.В. Бабкина, О.В. Жилова, Ю.Е. Калинин, В.А. Макагонов, О.И. Ремизова, А.В. Ситников показать трудоустройства и электронную почту
Получена: 06 октября 2017; Исправлена: 01 января 2018; Принята: 09 января 2018
Цитирование: И.В. Бабкина, О.В. Жилова, Ю.Е. Калинин, В.А. Макагонов, О.И. Ремизова, А.В. Ситников. Структура, электрические и газосенсорные свойства тонких пленок Sn-Y-O, полученных методом реактивного ионно-лучевого напыления. Письма о материалах. 2018. Т.8. №2. С.196-201
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2018-2-196-201

Аннотация

Пленки Sn-Y-O после кристаллизации проявляют газосенсорные свойства по отношению к водороду. В частности, введение водорода в среду аргона при температуре 350 °С приводит к уменьшению электрического сопротивления нанокристаллической тонкой пленки Sn-Y-O с содержанием Y 4.8 ат. % более чем на 60 %.В работе рассмотрены результаты исследования структуры, электрических и газосенсорных свойств тонких пленок Sn-Y-O с содержанием Y от 0,4 до 4,8 ат.%, полученных методом реактивного ионно-лучевого напыления в атмосфере аргона с добавлением кислорода. Составная мишень, используемая при напылении, представляет собой пластину олова с неравномерно расположенными на поверхности полосками иттрия. Такая конфигурация мишени позволила за один цикл напыления получить 75 образцов с концентрацией иттрия от 0,4 до 4,8 ат.%. В исходном состоянии пленки Sn-Y-O имеют аморфную структуру. Процесс кристаллизации в полученной системе наблюдается при температурах 400 – 500 °С и начинается с выделения метастабильной кристаллической фазы SnO. При этом температура начала процесса кристаллизации увеличивается с ростом содержания Y. Дальнейшее увеличение температуры термообработки приводит к превращению части фазы SnO в SnO2 и выделению кристаллического соединения Y2O3. Исследования электрических свойств тонких пленок Sn-Y-O в исходном состоянии показали, что электрическое сопротивление при комнатной температуре имеет значение более 1010 Ом•см и уменьшается с повышением температуры. После термообработки, приводящей к кристаллизации пленок Sn-Y-O, процесс электропереноса при температурах, близких к комнатной, является термоактивированным с энергией активации около 0,23 эВ. Пленки Sn-Y-O после кристаллизации проявляют газосенсорные свойства по отношению к водороду. В частности, введение водорода в среду аргона при температуре 350 °С приводит к уменьшению электрического сопротивления нанокристаллической тонкой пленки Sn-Y-O с содержанием Y, равным 4.8 ат. %, более чем на 60%.

Ссылки (9)

1. J. Rockenberger, U. zum Felde, M. Tischer, L. Troger, M. Haase, H. Weller. J. Chem. Phys. 112, 4296 (2000). Crossref
2. S. Monredon, A. Cellot, F. Ribot, C. Sanchez, L. Armelao, L. Gueneau, L. Delattre. J. Mater. Chem. 12, 2396 (2002). Crossref
3. N.-S. Baik, G. Sakai, N. Miura, N. Yamazoe. J. Am. Ceram. Soc. 83, 2983 (2000). Crossref
4. H.-W. Ha, K. Kim, M. de Borniol, T. Toupance. J. Solid State Chem. 179, 702 (2006). Crossref
5. E. S. Rembeza, O. Richard, J. V. Landuyt. Mater. Res. Bull. 34, 1527 (1999). Crossref
6. N. Sergent, P. Gelin, L. P. Camby, H. Praliaud, G. Thomas. Sensors and Actuators B 84, 176 (2002). Crossref
7. S. A. Gridnev, Yu. E. Kalinin, A. V. Sitnikov, O. V. Stognei. Nonlinear phenomena in nano- and microheterogeneous systems. Moscow, BINOM Laboratoriya znaniy (2012) 352 p. (in Russian) [С. А. Гриднев, Ю. Е. Калинин, А. В. Ситников, О. В. Стогней. Нелинейные явления в нано- и микрогетерогенных системах. Москва, БИНОМ Лаборатория знаний (2012) 352 c.].
8. Yu. A. Vashpanov, V. A. Smyntyna. Adsorption sensitivity of semiconductors. Odessa, «Astroprint» (2005) 216 p. (in Russian) [Ю. А. Вашпанов, В. А. Смынтына. Адсорбционная чувствительность полупроводников. Одесса, «Астропринт» (2005) 216 с.].
9. K. P. Bogdanov, D. T. Dimitrov, O. F. Lutskaya, Yu. M. Tairov. Semiconductors 32, 1033 (1998). Crossref