Электрические и газочувствительные характеристики полупроводниковых сенсоров диоксида азота на основе тонких пленок WO3
Диссертация
Анализ проводимости и адсорбционного отклика на воздействие окислительных газов на основе физической модели тонкопленочного сенсора осуществлен совместно с д. ф.-м. н. проф. ТГУ В. И. Гаманом. Технология изготовления сенсоров обеспечивалась вед. технологами Е. В. Черниковым и Т. А. Давыдовой. Разработка и изготовление электронных схем для измерительных стендов выполнены зав. лабораторией Е. Ю… Читать ещё >
Список литературы
- ГОСТ 12.1.005−88. Межгосударственный стандарт. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. Система стандартов безопасности труда. Взамен ГОСТ 12.1.005−76. — Введен 1989−01−01.-Группа Т58.
- N. Nevers. Air Pollution Control Engineering.// McGraw-Hill. New York.1995.
- Z. Ismagilov, M. Kerzhentsev, R. Shkrabina, L. Tsikoza et al. A role of catalysis for the destruction of waste from nuclear industry.// Catal.Today. 2000. V. 55. -P. 23−43.
- F. M’enil, V. Coillard, C. Lucat. Critical review of nitrogen monoxide sensors for exhaust gases of lean burn engines.// Sensors and Actuators B. 2000. — V. 67. -P. 1−23.
- N. Docquier, S. Candel. Combustion control and sensors: a review.// Progress in Energy and Combustion Science.- 2002. V. 28. — P. 107−150.
- M. Ferroni, V. Guidi, G. Martinelli, P. Nelli, G. Sberveglieri. Gas-sensing applications of W-Ti-O-based nanosized thin films prepared by r.f. reactive sputtering.// Sensors and Actuators B. 1997. — V. 44. — P. 499−502.
- X. Wang, G. Sakai, K. Shimanoe, N. Miura, N. Yamazoe. Spin-coated thin films of Si02-W03 composites for detection of sub-ppm N02.// Sensors and Actuators В. 1997,-V. 45.-P. 141−146.
- V. Guidi, D. Boscarino, E. Comini, G. Faglia, M. Ferroni, C. Malagu, G. Martinelli, V. Rigato, G. Sberveglieri. Preparation and haracterization of titanium-tungsten sensors.// Sensors and Actuators B. 2000. — V. 65. — P. 264−266.
- J. Tamaki, A. Miyaji, J. Niimi, Y. Nakataya, S. Konishi. Nano-gap effects in semiconductor gas sensors.// IEEJ Trans. SM. 2006. — V. 126. — P. 573−577.
- J. Tamaki, T. Hashishin. Ultrahigh-sensitive W03 nanosensor with interdigitated Au nano-electrode for N02 detection.// Sensors and Actuators B. -2008.-V. 132.-P. 234−238.
- P. Ivanov, E. Liobet, F. Blanco et al. On the effects of the materials and the noble metal additives to N02 detection.// Sensors and Actuators B. 2006. — V. 118. -P. 311−317.
- M. Akiyama, J. Tamaki, N. Miura, N. Yamazoe. Tungsten oxide-based semiconductor sensor highly sensitive to NO and N02.// Chemistry Letters. -1991.-V. 1991.-P. 1611−1614.
- J. Tamaki, Z. Zhang, K. Fujimori, M. Akiyama et al. Grain-size effects in tungsten oxide-based sensor for nitrogen oxides.// J. Electrochem. Soc.- 1994. V. 141.-P. 2207−2210.
- C. Cantalini, M. Pelino, H.T. Sun, M. Faccio et al. Cross sensitivity and stability of N02 sensors from W03 thin film.// Sensors and Actuators B. 1996. -V. 35−36.-P. 112−118.
- Y.-G. Choi, G. Sakai, K. Shimanoe, N. Miura, N. Yamazoe. Wet processprepared thick films of W03 for N02 sensing.// Sensors and Actuators B.2003.-V. 95.-P. 258−265.
- Y.-G. Choi, G. Sakai, K. Shimanoe, N. Miura, N. Yamazoe. Wet processbased fabrication of W03 thin film for N02 detection.// Sensors and Actuators B. 2004. -V. 101.-P. 107−111.
- J. Tamaki, A. Hayashi, Y. Yamamoto. Highly sensitive detection of dilute nitrogen dioxide using tungsten oxide thick film sensor.// J. Ceram. Soc. Jpn.2004.-V. 112.-P. 546−549.
- J. Tamaki, A. Miyaji, J. Makinodan, S. Ogura, S. Konishi. Effect of microgap electrode on detection of dilute N02 using WO3 thin film sensors.// Sensors and Actuators B. 2005. — V. 108. — P. 202−206.
- С. Rout, К. Ganesh, A. Govindaraj, C.N.R. Rao. Sensors for the nitrogen oxides, N02, NO and N20, based on ln203 and W03 nanowires.// Appl. Phys. -2006. V. — A 85. — P. 241−246.
- Ф.Ф. Волькенштейн. Электронные процессы на поверхности полупроводников при хемосорбции. М.: Наука, 1987. — 432 с.
- И.А. Мясников, В. Я. Сухарев, Л. Ю. Куприянов. Полупроводниковые сенсоры в физико-химических исследованиях. М.: Наука,-1991. — 327 с.
- N. Yamazoe, К. Shimanoe. Theory of power laws for semiconductor gas sensors.// Sensors and Actuators B. 2008. — V. 128. — P. 566−573.
- O.B. Анисимов, В. И. Гаман, Н. К. Максимова и др. Электрические и газочувствительные свойства резистивного тонкопленочного сенсора на основе диоксида олова.// ФТП. 2006. — Т. 40, №. 6, С. 724−729.
- В.И. Гаман. Физические основы работы полупроводниковых сенсоров водорода.// Известия вузов физика. 2008. — № 4, С. 84−94.
- В.И. Гаман. Влияние адсорбции кислорода на поверхностный потенциал металлооксидного полупроводника.// Известия вузов. Физика. -2011.- Т. 51.-№.10.-С. 75−81.
- В.И. Гаман. Физические основы работы сенсоров окислительных газов на основе металлооксидных полупроводников.// Известия вузов. Физика. -2011.Т. 51.-№.12.-С. 58−65.
- N. Yamazoe, J. Fuchigami, М. Kishikawa, Т. Seiyama. Interactions of tin oxide surface with 02, H20 and H2.//Surface Science. 1986. — V. 535. — P. 335 344.
- О. В. Анисимов. Электрические и газочувствительные характеристики полупроводниковых сенсоров на основе тонких пленок Sn02. Диссерт. к. ф. -м.н./ОСП «СФТИ ТГУ». -Томск, 2007. 185с.
- Wenmin Qu, W. Wlodarski. A thin-film sensing element for ozone, humidity and temperature.// Sensors and Actuators B. 2000. — V. 64. — P. 42−48.
- Takashi Kuse, Sachio Takahashi. Transitional behavior of tin oxide semiconductor under a step-like humidity change.// Sensors and Actuators B. -2000.-V. 67.-P. 36−42.
- Huijuan Xia, YanWang, Fanhong Kong, ShurongWang et al. Au-doped WO3-based sensor for N02 detection at low operating temperature.// Sensors and Actuators B. 2008. — V. 134. — P. 133−139.
- D. Lee, J. Lim, S. Lee et al. Fabrication and characterization of micro-gas sensor for nitrogen oxides gas detection.// Sensors and Actuators B. 2000. — V. 64.-P. 31−36.
- C. Cantalini, W. Wlodarski, Y. Li et al. Investigation on the O3 sensitivity properties of WO3 thin films prepared by sol-gel, thermal evaporation and r.f. sputtering techniques.// Sensors and Actuators B. 2000. — V. 64. — P. 182 — 188.
- Shih-Han Wang, Tse-Chuan Chou, Chung-Chiun Liu. Nano-crystalline tungsten oxide N02 sensor.// Sensors and Actuators B. 2003. — V. 94. — P. 343 351.
- Jun Tamaki, Atsushi Hayashi, Yoshifumi Yamamoto, Masao Matsuoka. Detection of dilute nitrogen dioxide and thickness effect of tungsten oxide thin film sensors.// Sensors and Actuators B. 2003. — V. 95. — P. 111−115.
- M. Bio, M.C. Carotta, S. Galliera, S. Gherardi et al. Synthesis of pure and loaded powders of W03 for N02 detection through thick film technology.// Sensors and Actuators B. 2004. — V. 103. — P. 213−218.
- L. Ottaviano, F. Bussolotti, L. Lozzi et al. Core level and valence band investigation of W03 thin films with synchrotron radiation.// Thin Solid Films. -2003.-V. 436.-P. 9−16.
- T.-S. Kim, Y.-B. Kim, K.-S. Yoo, G.-S. Sung et al. Sensing characteristics of dc reactive sputtered W03 thin film as an NOx gas sensor.// Sensors and Actuators B. 2000. — V. 62. — P. 102−108.
- Brent T. Marquis, John F. Vetelino. A semiconducting metal oxide sensor array for the detection of Nox and NH3// Sensors and Actuators B. 2001. — V. 77. — P. 100−110.
- Scott c. Moulzolf, Sun-an Ding, Robert J.Lad. Stoichiometry and microstructure effects on tungsten oxide chemiresistive films.// Sensors and Actuators B.- 2001. -V. 77.-P. 375−382.
- Celine Lemire, Dave B.B. Lollman, Ahmad al Mohammad et al. Reactive R.F. magnetron sputtering deposition of W03 thin films.// Sensors and Actuators B. -2002,-V. 84.-P. 43−48.
- Xiuli He, Jianping Li, Xiaoguang Gao, Li Wang. N02 sensing characteristics of W03 thin film microgas sensor.// Sensors and Actuators B. 2003. — V. 93. — P. 463−467.
- Xiuli E, Jianping Li and Xiaoguang Gao. Doping Effects on NO2 Sensing haracteristics of W03-based Thin film Micro Gas Sensor.// The 10th International Meeting on Chemical sensors. 2004. — V.20. — P. 254−255.
- Cheng-Ji Jin, Toshinari Yamazaki, Yashuyoshi Shirai et al. Dependence of N02 gas sensitivity of W03 sputtered films on film density.// Thin Solid Films. -2005.-V. 474.-P. 255−260.
- G.S. Ghen, W.L. Liao, S.T. Chen, W.C. Su, C.K. Lin. Effects of deposition and annealing atmospheres on phase transition of tungsten oxide films grown by ultrahigh vacuum reactive sputtering.// Thin Solid Films. — 2005. — V. 493. — P. 301 306.
- M. Gillet, K. Aguir, M. Bendahan, P. Mennini. Grain size effect in sputtering tungsten trioxide thin films on the sensitivity to ozone.// Thin Solid Films. 2005. -V. 484.-P. 358−363.
- Zhifu Liu, Toshinai Yamazaki, Yanbai Shen, Toshio Kikuta, Noriyuki Nakatani. Influence of annealing on microstructure and N02-sensing properties of sputtered W03 thin films.// Sensors and Actuators B. 2007. — V. 128. — P. 173 178.
- A. Ponzoni, E. Comini, M. Ferroni, G. Sberveglieri. Nanostructured W03 deposited by modified thermal evaporation for gas-sensing applications.// Thin Solid Films. 2005. — V. 490. — P. 81−85.
- M. Bendahan, J. Gu’erin, R. Boulmani, K. Aguir. W03 sensor response according to operating temperature: Experiment and modeling.// Sensors and Actuators B. 2007. — V. 124. — P. 24−29.
- M. Gillet, A. Al-Mohammad, C. Lemire. Microstructural analysis of W03 thin films on alumina subsrates.// Thin Solid Films. 2002. — V. 410. — P. 194−199.
- K. Kanda. Development of a W03 thick Film Based sensor for the detection of VOC.// The 10th International Meeting on Chemical sensors. 2004. — V.20. — P. 294−295.
- A. Hashmi, G.J. Hutchings. Gold catalysis.// Angew. Chem. Int. Ed. 2006. -V. 45.-P. 7896−7936.
- T.V. Choudhary, D.W. Goodman. Oxidation catalysis by supported gold nanoclusters.// Top. Catal. 2002. — V. 21. — P. 1−3.
- Yan Zhao, Zhong-Chao Feng, Yong Liang. Pulsed laser deposition of W03 -base film for N02 gas sensor application.// Sensors and Actuators B. 2000. — V. 66.-P. 171−173.
- M. Penza, G. Cassano, F. Tortorella. Gas recognition by activated W03 thin-film sensors array.// Sensors and Actuators B. 2001. — V. 81. — P. 115−121.
- Xusheng Wang, Norio Miura, Noboru Yamazoe. Study of W03 -based sensing materials for NH3 and NO detection.// Sensors and Actuators B. 2000. — V. 66. -P. 74−76.
- A. Hoel, L.F. Reyes, S. Saukko, P. Heszler, V. Lantto, C.G. Granqvist. Gas sensing with films of nanocrystalline W03 and Pd made by advanced reactive gas deposition.// Sensors and Actuators B. 2005. — V. 105. — P. 283−289.
- Ling Chen, Shik Chi Tsang. Ag doped W03-based powder sensor for the detection of NO gas in air.// Sensors and Actuators B. 2003. — V. 89. — P. 68−75.
- A. Labidi, E. Gillet, R. Delamare, M. Maaref, K. Aguir. Ethanol and ozone sensing characteristics of W03 based sensors activated by Au and Pd.// Sensors and Actuators B. 2006. — V. 120. — P. 338−345.
- Cyrus Zamani, Olga Casals, Teresa Andreu, Joan Ramon Morante, Albert Romano-Rodriguez. Detection of amines with chromium-doped W03 mesoporous material.// Sensors and Actuators B. 2009. — V. 140. — P. 557−562.
- M.H. Yaacob, M. Breedon, K. Kalantar-zadeh, W. Wlodarski. Absorption spectral response of nanotextured W03 thin films with Pt catalyst towards H2.// Sensors and Actuators B. 2009. — V. 137. — P. 115−120.
- Chih-Chieh Chan, Wen-Chia Hsu, Chung-Chieh Chang, Chao-Sheng Hsu. Preparation and characterization of gasochromic Pt/W03 hydrogen sensor by using the Taguchi design method.// Sensors and Actuators B. 2010. — V. 145. — P. 691 697.
- Jun Zhang, Xianghong Liu, Mijuan Xu, Xianzhi Guo, Shihua Wu, Shoumin Zhang, Shurong Wang. Pt clusters supported on W03 for ethanol detection.// Sensors and Actuators B. 2010. -V. 147.-P. 185−190.
- Minghong Yang, Yan Sun, Dongsheng Zhang, Desheng Jiang. Using Pd/W03 composite thin films as sensing materials for optical fiber hydrogen sensors.// Sensors and Actuators B. 2010. — V. 143. — P. 750−753.
- M. Gillet, C. Lemire, E. Gillet, K. Aguir. The role of surface oxygen vacancies upon W03 conductivity.// Surface Science. 2003. — V. 519. — P. 523−535
- K. Aguir, C. Lemire, D.B.B. Lollman. Electrical properties of reactively sputtered W03 thin films as ozone gas sensor.// Sensors and Actuators B. 2002. -V. 84.-P. 1−5.
- A. Labidi, C. Jacolin, M. Bendahan, A. Abdelghani, J. Gu’erin, K. Aguir, M. Maaref. Impedance spectroscopy on W03 gas sensor.// Sensors and Actuators B. -2005.-V. 106.-P. 713−718.
- Т. Siciliano, A. Tepore, G. Micocci, A. Serra, D. Manno, E. Filippo. WO3 gas sensors prepared by thermal oxidization of tungsten.// Sensors and Actuators B. -2008.-V. 133.-P. 321−326.
- Wang Yu-De, Chen Zhan-Xian, Li Yan-Feng et al. Electrical and gas-sensing properties of WO3 semiconductor material.// Solid-State Electronics. 2001. — V. 45.-P. 639−644
- I. Jimenez, J. Arbiol, G. Dezanneau, A. Cornet, J.R. Morante. Crystalline structure, defects and gas sensor response to NO2 and H2S of tungsten trioxide nanopowders.// Sensors and Actuators B. 2003. — V. 93. — P. 475−485.
- H.K. Максимова, Ю. Г. Катаев, E.B. Черников. Структура, состав и свойства газочувствительных пленок Sn02, легированных платиной и скандием.// ЖФХ, — 1997. Т. 71, № 8. — С. 1492−1496.
- Ю.П. Егоров, Т. Д. Малиновская, Н. К. Максимова и др. Структура и свойства чувствительных элементов на основе диоксида олова для портативных газоанализаторов.// Конверсия. 1996. — № 6. — С. 23−25.
- V. I. Gaman, О. V. Anisimov, N. К. Maksimova et al. The effect of water vapor on the electrical properties and sensitivity of thin-film gas sensors based on tin dioxide.// Russian Physics Journal. 2008.- V.51.- P. 831−839.
- O.V. Anisimov, N.K. Maksimova, S.M. Mazalov, E.V. Chernikov. Peculiarities of Response to CH4 and H2 of Pt/Sn02:Sb Thin Films.// Proc. of 10th International Meeting on Chemical Sensors (IMCS-10), Tsukuba, Japan, July 1114. 2004. — P. 688−689.
- O.B. Анисимов, H.K. Максимова, Н. Г. Филонов, JI.C. Хлудкова, E.B. Черников. Особенности отклика тонких плёнок Pt/Sn02:Sb на воздействие СО.// ЖФХ. 2004. — Т. 78, № 10. — С. 1907−1912.
- O.B. Анисимов, В. И. Гаман, H.K. Максимова, Ф. В. Рудов и др. Газовые сенсоры на основе тонких пленок металлооксидных полупроводников: технология, микроструктура, свойства.// Известия вузов. Физика. -2008.- Т. 51.-№.9/3,-С. 6−7.
- О.В. Анисимов, Н. К. Максимова, Н. Г. Филонов, JI.C. Хлудкова, Е. В. Черников. Особенности электрических и газочувствительных характеристик полученных катодным напылением тонких плёнок диоксида олова.// Сенсор. -2003. -№ 1. С. 35−44.
- О.В. Анисимов, Т. А. Давыдова, Н. К. Максимова, Е. В. Черников, С. С. Щеголь. Способ изготовления чувствительного элемента полупроводникового газового сенсора. Регистр. № 2 006 129 503. 15.08.2006.
- О. V. Anisimov, N. К. Maksimova, F.V. Rudov et all. The Microstructure and Properties of Thin WO3 Films Modified by Gold.// Russian Journal of Physical Chemistry A, 2010, Vol. 84, No. 7, pp. 1220−1225.
- О.В. Анисимов, В. И. Гаман, Н. К. Максимова, Ф. В. Рудов. Влияние золота на свойства сенсоров диоксида азота на основе тонких пленок WO3.// ФТП. -2010. Т. 44, №. 3, С. 383−389.
- G. Korotchenkov, V. Brinzari, V. Golovanov, Y. Blinov. Kinetics of gas response to reducing gases of Sn02 films, deposited by spray pyrolysis.// Sensors and Actuators B. 2004. — V. 98. — P. 41−45.
- О.В. Анисимов, Н. К. Максимова, Ф. В. Рудов и др. Сенсоры следовых концентраций оксидов азота на основе тонких пленок диоксида олова и триоксида вольфрама.// Известия вузов. Физика. -2008.-Т. 51.-№ 9/3. С. 4−5.
- О.В. Анисимов, Н. К. Максимова, Ф. В. Рудов и др. Влияние влажности на свойства сенсоров N02 на основе нанокристаллических пленок Ю3 и 8п02.// Известия вузов. Физика. -2010.-Т. 53.-№ 9/2. С. 243−245.
- О.В. Анисимов, Н. К. Максимова, Ф. В. Рудов и др. Динамические характеристики тонкопленочных сенсоров диоксида азота при изменении уровня влажности.// Известия вузов. Физика. -2010.-Т. 53.-№ 9/2. С. 246 248.
- Е.Ю. Севастьянов, Н. К. Максимова, В. А. Новиков, Ф. В. Рудов и др. Влияние добавок Р^ Рс1, Аи на поверхности и в объеме тонких пленок диоксида олова на электрические и газочувствительные свойства.// ФТП. -2012. Т. 46, №. 6. — С. 820−828.
- Д. Томас, У. Томас. Гетерогенный катализ.// М.: Мир. — 1969. — С. 452.