Такой поиск включал получение объектов в форме порошков и пленок, их идентификацию и исследования адсорбционной и электронной чувствительности к токсичным газам (CO, NO2, SO2, NH3) - компонентам окружающей среды.
Порошки твердых растворов получали методом изотермической диффузии в областях взаимной растворимости бинарных компонентов [2]; пленки готовили дискретным напылением в вакууме (Тконд = 298 К, Р = 1,33·10-3) на электродные площадки пьезокварцевых резонаторов с последующим отжигом в парах сырьевого материала [3].
Об образовании твердых растворов замещения и структуре пленок судили преимущественно по результатам рентгенографического анализа [4].
Адсорбцию изучали методом пьезокварцевого микровзвешивания (чувствительность 1,23·10-11 (г/см2 Гц)) в интервале температур 253-428 К и давлений 0,1 -13 Па. На этих же образцах одновременно исследовали изменение электропроводности и соответственно заряжения поверхности под влиянием адсорбированных газов [5].
Величины адсорбции исследованных газов имеют порядок 10-4-10-3 моль/м2. Согласно опытным зависимостям αp= f(T), αT = f(p), αT = f(t) и результатам расчетов термодинамических (теплот, изменения энтропии адсорбции) и кинетических (энергии активации адсорбции) характеристик, адсорбция при температурах выше комнатной имеет преимущественно химическую природу. Об этом же свидетельствует и наличие изменения электропроводности адсорбентов в соответствующих газовых средах в данных температурных условиях.
Были установлены зависимости адсорбционной (α) и электронной (изменения удельной электропроводности Δσ) чувствительности компонентов систем GaSb-ZnTe, InSb-CdTe как от внешних условий (Т, Р), так и от состава. В результате выявлены наиболее чувствительные и селективные материалы.
Так, наибольшей чувствительностью и селективностью к NO2 (в присутствии СО, SO2) уже при комнатной температуре обладает твердый раствор (InSb)0,95 (CdTe)0,05. При повышении температуры до 80 оС он становится чувствительным к SO2 и СО. По отношению к аммиаку наиболее чувствительным оказался твердый раствор (GaSb)0,95 (ZnTe)0,05, а к оксиду углерода - твердый раствор (GaSb)0,15 (ZnTe)0,85.
Эти материалы предложены для изготовления сенсоров-датчиков соответственно на NO2, NH3, СО.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Кировская И.А. Поверхностные явления. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2001. - 175 с.
- Кировская И.А. Поверхностные свойства алмазоподобных полупроводников. Твердые растворы. Томск: Изд-во ТГУ, 1984. - 160 с.
- Тонкие пленки антимонида индия. Кишинев: Штиинца, 1989. - 162 с.
- Хейкер Д.М., Зевин Л.С. Рентгеновская дифрактометрия. М.: Гос. изд-во физ.мат. лит., 1963. - 380 с.
- Кировская И.А., Азарова О.П. Закономерности и механизм адсорбции оксида углерода на пленках твердых растворов и бинарных соединений системы InSb-ZnTe //ЖФХ, 2003. Т. 77, № 12. С. 2216-2220.