RU2807491C1 - METHOD FOR PRODUCING THIN TRANSPARENT GAS-SENSITIVE FILMS OF ZnO-TiO2 - Google Patents
METHOD FOR PRODUCING THIN TRANSPARENT GAS-SENSITIVE FILMS OF ZnO-TiO2 Download PDFInfo
- Publication number
- RU2807491C1 RU2807491C1 RU2023114148A RU2023114148A RU2807491C1 RU 2807491 C1 RU2807491 C1 RU 2807491C1 RU 2023114148 A RU2023114148 A RU 2023114148A RU 2023114148 A RU2023114148 A RU 2023114148A RU 2807491 C1 RU2807491 C1 RU 2807491C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- films
- titanium
- zinc
- zno
- coo
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 15
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract description 15
- 239000010408 film Substances 0.000 claims abstract description 94
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 64
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims abstract description 64
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 20
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 18
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N Zinc dication Chemical compound [Zn+2] PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 10
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical class [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 8
- LCKIEQZJEYYRIY-UHFFFAOYSA-N Titanium ion Chemical compound [Ti+4] LCKIEQZJEYYRIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 4
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 35
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 30
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 15
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 13
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N N-Heptane Chemical compound CCCCCCC IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 4-(3,5-dimethylphenyl)-1,3-thiazol-2-amine Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C=2N=C(N)SC=2)=C1 MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 9
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 claims description 9
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 7
- 235000010215 titanium dioxide Nutrition 0.000 claims description 7
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 5
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 5
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- SWXVUIWOUIDPGS-UHFFFAOYSA-N diacetone alcohol Natural products CC(=O)CC(C)(C)O SWXVUIWOUIDPGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 3
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 abstract description 2
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 abstract description 2
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N zinc oxide Inorganic materials [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 19
- 235000014692 zinc oxide Nutrition 0.000 description 12
- RSWGJHLUYNHPMX-ONCXSQPRSA-N abietic acid Chemical compound C([C@@H]12)CC(C(C)C)=CC1=CC[C@@H]1[C@]2(C)CCC[C@@]1(C)C(O)=O RSWGJHLUYNHPMX-ONCXSQPRSA-N 0.000 description 9
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 7
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 6
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 5
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 4
- RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 1,4-Dioxane Chemical compound C1COCCO1 RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 3
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 3
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 3
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- ZOIORXHNWRGPMV-UHFFFAOYSA-N acetic acid;zinc Chemical compound [Zn].CC(O)=O.CC(O)=O ZOIORXHNWRGPMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N titanium(IV) isopropoxide Chemical compound CC(C)O[Ti](OC(C)C)(OC(C)C)OC(C)C VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- 239000004246 zinc acetate Substances 0.000 description 2
- RNWHGQJWIACOKP-UHFFFAOYSA-N zinc;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Zn+2] RNWHGQJWIACOKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 1
- OGHBATFHNDZKSO-UHFFFAOYSA-N propan-2-olate Chemical compound CC(C)[O-] OGHBATFHNDZKSO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к области тонкопленочной технологии получения оксидных полупроводниковых наноматериалов, а именно, получению прозрачных наноразмерных пленок оксида титана(IV), содержащих оксид цинка(II), которые могут быть использованы в качестве чувствительных слоев в полупроводниковых газовых сенсорах, элементов прозрачной электроники, защитных покрытиях, фотокатализаторов, и др.The present invention relates to the field of thin-film technology for the production of oxide semiconductor nanomaterials, namely, the production of transparent nano-sized films of titanium(IV) oxide containing zinc(II) oxide, which can be used as sensitive layers in semiconductor gas sensors, elements of transparent electronics, protective coatings, photocatalysts, etc.
Известен способ получения на стеклянных подложках пленок (TiO2)1-x-(ZnO)x с x = 0,00, 0,25, 0,50, 0,75 и 1,00 золь-гель методом из прекурсоров на основе изопропоксида титана и ацетата цинка с выдержкой золя 48 ч и термической обработкой 2-6 ч при 500°С; финальная термообработка производится при температуре 500°С (M. Pérez-González S.A. Tomás M. Morales-Luna M.A. Arvizu M.M. Tellez-Cruz. Optical, structural, and morphological properties of photocatalytic TiO2-ZnO thin films synthesized by the sol-gel process //Thin Solid Films. 2015. V. 594. Р. 304-309). Этим способом получаются кристаллические пленки со средней толщиной 80 нм и размером зерен 20-40 нм, обладающие в видимом диапазоне света оптическим коэффициентом пропускания не хуже 80%. Существенными признаками данного аналога являются: получение пленок материала (TiO2)1-x-(ZnO)x золь-гель методом из прекурсоров на основе изопропоксида титана и ацетата цинка с выдержкой золя 48 ч и последующей термической обработкой (500°C) со средней толщиной 80 нм, размером зерен 20-40 нм, обладающая коэффициентом оптического пропускания в видимом диапазоне света не хуже 80%.There is a known method for producing films (TiO 2 ) 1-x -(ZnO) x with x = 0.00, 0.25, 0.50, 0.75 and 1.00 on glass substrates by the sol-gel method from isopropoxide-based precursors titanium and zinc acetate with sol exposure for 48 hours and heat treatment for 2-6 hours at 500°C; the final heat treatment is carried out at a temperature of 500°C (M. Pérez-González SA Tomás M. Morales-Luna MA Arvizu MM Tellez-Cruz. Optical, structural, and morphological properties of photocatalytic TiO 2 -ZnO thin films synthesized by the sol-gel process //Thin Solid Films. 2015. V. 594. R. 304-309). This method produces crystalline films with an average thickness of 80 nm and a grain size of 20-40 nm, which have an optical transmittance of no worse than 80% in the visible range of light. The essential features of this analogue are: preparation of films of the material (TiO 2 ) 1-x -(ZnO) x sol-gel method from precursors based on titanium isopropoxide and zinc acetate with sol exposure for 48 hours and subsequent heat treatment (500°C) with an average 80 nm thick, grain size 20-40 nm, with an optical transmittance in the visible light range of no worse than 80%.
Существенные признаки, общие с заявляемым способом, следующие: формируются тонкие пленки материала (TiO2)1-x-(ZnO)x при термической обработке (500°C) со средней толщиной 80 нм, размером зерен 20-40 нм, обладающие коэффициентом оптического пропускания в видимом диапазоне света не хуже 80%.Essential features common to the claimed method are the following: thin films of the material (TiO 2 ) 1-x -(ZnO) x are formed during heat treatment (500°C) with an average thickness of 80 nm, a grain size of 20-40 nm, having an optical coefficient transmittance in the visible range of light is not worse than 80%.
Причиной, препятствующей достижению технического результата, является то, что отсутствуют исследования газочувствительных свойств полученных пленок, невозможность получать пленки контролируемой толщины, размер зерен материала более 20 nm, длительное время процесса получения пленок (более 48 ч).The reason preventing the achievement of a technical result is that there is no research into the gas-sensitive properties of the films obtained, the inability to obtain films of controlled thickness, the grain size of the material is more than 20 nm, and the long process of film production (more than 48 hours).
Другим аналогом являются пленки состава TiO2-ZnO, нанесенные методом ионно-стимулированного электронно-лучевого испарения с концентрациями ZnO (1 и 5 %) (Wisitsoraat A., Tuantranont A., Cominiand E., Sberveglieri G., Wlodarski W. Gas-Sensing Characterization of TiO2-ZnO Based Thin Film // IEEE SENSORS 2006, EXCO, Daegu, Korea /October 22-25, 2006, 964-967). После нанесения слои TiO2-ZnO отжигались при температуре 500°C и имели толщину 300 нм. Поверх TiO2-ZnO пленки формировали два платиновых контакта, с помощью которых исследовали газочувствительность пленок. Наилучшую газочувствительность показали пленки состава TiO2-ZnO с содержанием ZnO (1%) при рабочей температуре 400°C. Максимальный отклик образца на воздействие диоксида азота с концентрацией 100 ppm был менее единицы. Существенными признаками данного аналога являются: получение пленок состава TiO2-ZnO с концентрациями ZnO (1 и 5 %) методом ионно-стимулированного электронно-лучевого испарения с последующей термической обработкой при 500°C, имеющих толщину 300 нм, обладающих газочувствительностью к диоксиду азота с концентрацией 100 ppm при рабочей температуре 400°C и имеющих отклик менее единицы.Another analogue is films of the TiO 2 -ZnO composition deposited by ion-stimulated electron beam evaporation with ZnO concentrations (1 and 5%) (Wisitsoraat A., Tuantranont A., Cominiand E., Sberveglieri G., Wlodarski W. Gas- Sensing Characterization of TiO 2 -ZnO Based Thin Film // IEEE SENSORS 2006, EXCO, Daegu, Korea / October 22-25, 2006, 964-967). After deposition, the TiO 2 -ZnO layers were annealed at a temperature of 500°C and had a thickness of 300 nm. Two platinum contacts were formed on top of the TiO 2 -ZnO film, with the help of which the gas sensitivity of the films was studied. The best gas sensitivity was shown by films of the composition TiO 2 -ZnO with a ZnO content (1%) at an operating temperature of 400°C. The maximum response of the sample to nitrogen dioxide at a concentration of 100 ppm was less than unity. The essential features of this analogue are: obtaining films of the TiO 2 -ZnO composition with ZnO concentrations (1 and 5%) using the method of ion-stimulated electron beam evaporation followed by heat treatment at 500°C, having a thickness of 300 nm, having gas sensitivity to nitrogen dioxide with concentration of 100 ppm at an operating temperature of 400°C and having a response of less than one.
Существенные признаки, общие с заявляемым способом, следующие: получение пленок состава TiO2-ZnO с концентрациями ZnO (1 и 5 %) с последующей термической обработкой при 500°C и при формировании поверх пленок металлических контактов, обладающих газочувствительностью к диоксиду азота.The essential features common to the proposed method are the following: obtaining films of the TiO 2 -ZnO composition with ZnO concentrations (1 and 5%) followed by heat treatment at 500°C and the formation of metal contacts on top of the films that are gas sensitive to nitrogen dioxide.
Причиной, препятствующей достижению технического результата, является то, что необходимо применение дорогостоящего оборудования для формирования пленок, высокая рабочая температура (400°C), при которой проявляются лучшие газочувствительные свойства, отсутствие сведений о прозрачности пленок, низкая величина газочувствительного отклика (менее единицы) при высокой концентрации диоксида азота (100 ppm), применение платины в качестве материала металлических контактов, большая толщина пленки (300 nm).The reason preventing the achievement of a technical result is that it is necessary to use expensive equipment for forming films, a high operating temperature (400°C), at which the best gas-sensitive properties appear, lack of information about the transparency of films, a low value of gas-sensitive response (less than unity) at high concentration of nitrogen dioxide (100 ppm), the use of platinum as a material for metal contacts, large film thickness (300 nm).
Наиболее близким к предлагаемому по выполнению и достигаемому результату является способ получения тонких пленок оксида титана, легированных оксидом цинка (1 и 5 %), осаждением из газовой фазы в вакууме с отжигом 2 ч при 450°C с регулируемой толщиной до 200 nm, имеющих оптический коэффициент пропускания не хуже 80% (Патент КНР, CN103361631B). Существенными признаками прототипа являются: получение тонких пленок оксида титана, легированных оксидом цинка (1 и 5 %), осаждением из газовой фазы в вакууме с отжигом 2 ч при 450°C с регулируемой толщиной до 200 nm, имеющих оптический коэффициент пропускания не хуже 80%.The closest to the proposed implementation and achieved result is a method for producing thin films of titanium oxide doped with zinc oxide (1 and 5%) by vapor deposition in vacuum with annealing for 2 hours at 450°C with an adjustable thickness of up to 200 nm, having an optical transmittance no worse than 80% (China Patent, CN103361631B). The essential features of the prototype are: production of thin films of titanium oxide doped with zinc oxide (1 and 5%) by vapor deposition in vacuum with annealing for 2 hours at 450°C with an adjustable thickness of up to 200 nm, having an optical transmittance of no worse than 80% .
Существенные признаки, общие с заявляемым способом, следующие: пленки оксида титана, легированные оксидом цинка (1 и 5 %) с регулируемой толщиной до 200 nm, имеющие оптический коэффициент пропускания не хуже 80%.Essential features common to the proposed method are the following: titanium oxide films doped with zinc oxide (1 and 5%) with an adjustable thickness of up to 200 nm, having an optical transmittance of no worse than 80%.
Причиной, препятствующей достижению технического результата, является отсутствие газочувствительных свойств и применение дорогостоящего оборудования для формирования пленок.The reason preventing the achievement of the technical result is the lack of gas-sensitive properties and the use of expensive equipment for film formation.
Техническим результатом данного изобретения является получение тонких прозрачных газочувствительных плёнок ZnO-TiO2, или смешанных оксидов цинка(II) и титана(IV), прозрачных в видимом диапазоне света с оптическим коэффициентом пропускания не хуже 80%, включающий формирование тонких пленок упомянутых оксидов на подложках методом погружения, с дальнейшей сушкой и последующей термической обработкой при температуре 500°С в течение 2 часов, в качестве материала подложек используют стекло, формирование тонких пленок чистых фаз оксидов цинка или титана осуществляют из растворов абиетатов цинка (Zn(C19H29COO)2) и титана (Ti(C19H29COO)4), соответственно, формирование тонких пленок смешанных оксидов цинка(II) и титана(IV) осуществляют из растворов абиетатов цинка (Zn(C19H29COO)2) и титана (Ti(C19H29COO)4) с соотношением цинка(II) к титану(IV) от 0,5 к 99,5 до 5 к 95 моль.%, содержащие в себе кристаллиты оксидов металлов с размерами от 5 до 20 нм, при этом толщину пленок регулируют от 30 нм до 250 нм количеством нанесенных слоев раствора(ов) абиетатов титана и/или цинка, а при нанесении двух никелевых контактов, обладающие газочувствительным откликом в диапазоне 4-9,8 к воздействию диоксида азота с концентрацией 50 ppm при рабочей температуре 250°C.The technical result of this invention is the production of thin transparent gas-sensitive films of ZnO-TiO 2 , or mixed zinc(II) and titanium(IV) oxides, transparent in the visible range of light with an optical transmittance of at least 80%, including the formation of thin films of the mentioned oxides on substrates by immersion method, with further drying and subsequent heat treatment at a temperature of 500°C for 2 hours, glass is used as the substrate material, the formation of thin films of pure phases of zinc or titanium oxides is carried out from solutions of zinc abietates (Zn(C 19 H 29 COO) 2 ) and titanium (Ti(C 19 H 29 COO) 4 ), respectively, the formation of thin films of mixed zinc(II) and titanium(IV) oxides is carried out from solutions of zinc abietates (Zn(C 19 H 29 COO) 2 ) and titanium (Ti(C 19 H 29 COO) 4 ) with a ratio of zinc(II) to titanium(IV) from 0.5 to 99.5 to 5 to 95 mol.%, containing crystallites of metal oxides with sizes from 5 to 20 nm, while the thickness of the films is adjusted from 30 nm to 250 nm by the number of applied layers of solution(s) of titanium and/or zinc abietates, and when applying two nickel contacts, having a gas-sensitive response in the range of 4-9.8 to the effects of nitrogen dioxide with a concentration 50 ppm at operating temperature 250°C.
Технический результат достигается тем, что прозрачные газочувствительные плёнки ZnO-TiO2 формируют из чистых фаз оксидов цинка или титана из растворов абиетатов цинка (Zn(C19H29COO)2) и титана (Ti(C19H29COO)4), соответственно, формирование тонких пленок смешанных оксидов цинка(II) и титана(IV) осуществляют из растворов абиетатов цинка (Zn(C19H29COO)2) и титана (Ti(C19H29COO)4) с соотношением цинка(II) к титану(IV) от 0,5 к 99,5 до 5 к 95 моль.%. При этом:The technical result is achieved by the fact that transparent gas-sensitive films of ZnO-TiO 2 are formed from pure phases of zinc or titanium oxides from solutions of zinc abietates (Zn(C 19 H 29 COO) 2 ) and titanium (Ti(C 19 H 29 COO) 4 ), Accordingly, the formation of thin films of mixed zinc(II) and titanium(IV) oxides is carried out from solutions of zinc abietates (Zn(C 19 H 29 COO) 2 ) and titanium (Ti(C 19 H 29 COO) 4 ) with the ratio of zinc(II ) to titanium(IV) from 0.5 to 99.5 to 5 to 95 mol.%. Wherein:
- концентрация смеси абиетатов цинка и титана в органическом растворителе составляет 0,05-0,5 г/г;- the concentration of the mixture of zinc and titanium abietates in the organic solvent is 0.05-0.5 g/g;
- в качестве органического растворителя используют этилацетат, гептан, гексан, этилацетат, ацетон, этиловый спирт;- ethyl acetate, heptane, hexane, ethyl acetate, acetone, ethyl alcohol are used as an organic solvent;
- нанесение раствора на подложку проводят методом центрифугирования;- application of the solution to the substrate is carried out by centrifugation;
- сушку проводят при 80-150°С не менее 10 мин;- drying is carried out at 80-150°C for at least 10 minutes;
- нагрев проводят со скоростью 5-40°С/мин до температуры отжига;- heating is carried out at a speed of 5-40°C/min to the annealing temperature;
- в качестве подложки используют кварц, поликор или кремний;- quartz, polycor or silicon are used as a substrate;
- отжиг осуществляют при температуре 500-650°С.- annealing is carried out at a temperature of 500-650°C.
Заявляемое изобретение поясняется следующими чертежами.The claimed invention is illustrated by the following drawings.
На фиг. 1 изображены рентгенограммы синтезированных пленок оксидов титана и цинка с содержанием Zn:Ti=0,5:99,5 (кривая 1), Zn:Ti=1:99 (кривая 2), Zn:Ti=5:95 (кривая 3), а также анатаз (А) и рутил (R) из базы данных.In fig. Figure 1 shows X-ray diffraction patterns of synthesized films of titanium and zinc oxides containing Zn:Ti=0.5:99.5 (curve 1), Zn:Ti=1:99 (curve 2), Zn:Ti=5:95 (curve 3) , as well as anatase (A) and rutile (R) from the database.
На фиг. 2 представлено СЭМ изображения поверхности синтезированных пленок ZnO-TiO2 (а,с,е) и распределение размеров частиц (b,d,f) с содержанием Zn:Ti=0,5:99,5 - пример 4 (а,b), Zn:Ti=1:99 - пример 5 (с,d), Zn:Ti=5:95 - пример 6 (е,f).In fig. Figure 2 shows SEM images of the surface of synthesized ZnO-TiO 2 films (a, c, e) and particle size distribution (b, d, f) with a Zn:Ti content = 0.5: 99.5 - example 4 (a, b) , Zn:Ti=1:99 - example 5 (c,d), Zn:Ti=5:95 - example 6 (e,f).
На фиг. 3 изображена зависимость коэффициента оптического пропускания пленок от длины волны излучения, полученных в примерах 1-3 с содержанием по молям Zn:Ti=0,5:99,5 (кривая 1), 1:99 (кривая 2), 5:95 (кривая 3).In fig. Figure 3 shows the dependence of the optical transmittance of films on the radiation wavelength obtained in examples 1-3 with a molar content of Zn:Ti = 0.5:99.5 (curve 1), 1:99 (curve 2), 5:95 ( curve 3).
На фиг. 4 изображена зависимость газочувствительного отклика образцов пленок состава ZnO-TiO2 от содержания титана в пленке на воздействие NO2 концентрацией 50 ppm при рабочей температуре 250°C.In fig. Figure 4 shows the dependence of the gas-sensitive response of samples of films of the ZnO-TiO 2 composition on the titanium content in the film when exposed to NO 2 with a concentration of 50 ppm at an operating temperature of 250°C.
На фиг. 5 изображен отклик пленок с содержанием Zn:Ti=0,5:99,5 (кривая 1), Zn:Ti=1:99 (кривая 2), Zn:Ti=5:95 (кривая 3) на воздействие NO2 концентрацией 50 ppm, при рабочей температуре 250°С.In fig. Figure 5 shows the response of films containing Zn:Ti=0.5:99.5 (curve 1), Zn:Ti=1:99 (curve 2), Zn:Ti=5:95 (curve 3) to the effect of NO 2 concentration 50 ppm, at an operating temperature of 250°C.
Осуществление изобретения приведено на следующих примерах.The implementation of the invention is shown in the following examples.
Пример 1. Получение тонких прозрачных газочувствительных плёнок ZnO-TiOExample 1. Preparation of thin transparent gas-sensitive films of ZnO-TiO 22 состава с содержанием Zn:Ti=0,5:99,5. composition containing Zn:Ti=0.5:99.5.
1. Навески абиетата цинка(II) Zn(C19H29COO)2 и абиетата титана(IV) Ti(C19H29COO)4, взятые в количествах, обеспечивающих соотношение цинка и титана по молям Zn:Ti=0,5:99,5, растворяют в 1,4-диоксане. Концентрация смеси абиетатов в растворителе составляет 0,1 г/г.1. Weighed portions of zinc(II) abietate Zn(C 19 H 29 COO) 2 and titanium(IV) abietate Ti(C 19 H 29 COO) 4 , taken in quantities ensuring the ratio of zinc and titanium by moles Zn:Ti=0, 5:99.5, dissolved in 1,4-dioxane. The concentration of the abietate mixture in the solvent is 0.1 g/g.
2. Очистку стеклянной подложки проводят химическим способом: обработка ацетоном, дистиллированной водой, высушивание.2. The glass substrate is cleaned chemically: treatment with acetone, distilled water, drying.
3. Раствор, полученный в п. 1, наносят на подложку методом погружения.3. The solution obtained in step 1 is applied to the substrate by immersion.
4. Полученная пленка раствора высушивается при температуре 80°С в течение 20 мин.4. The resulting film of solution is dried at a temperature of 80°C for 20 minutes.
5. Термическую обработку подложки с нанесенным раствором проводят в печи при температуре 500±10°С и нормальном атмосферном давлении в течение 2 часов на воздухе после предварительного ее нагревания до этой температуры со скоростью 10°С/мин.5. Thermal treatment of the substrate with the applied solution is carried out in an oven at a temperature of 500±10°C and normal atmospheric pressure for 2 hours in air after pre-heating it to this temperature at a rate of 10°C/min.
6. Полученную на стеклянной подложке пленку ZnO-TiO2 охлаждают в печи до комнатной температуры.6. The ZnO-TiO 2 film obtained on a glass substrate is cooled in an oven to room temperature.
Аналогичные плёнки получены при использовании других органических растворителей: этилацетат, гептан, гексан, этилацетат, ацетон, этиловый спирт.Similar films were obtained using other organic solvents: ethyl acetate, heptane, hexane, ethyl acetate, acetone, ethyl alcohol.
Аналогичные плёнки получены при использовании других подложек: поликор или кремний.Similar films were obtained using other substrates: polycor or silicon.
Аналогичные плёнки получены при концентрации абиетатов в растворителе 0,05-0,5 г/г.Similar films were obtained at a concentration of abietates in the solvent of 0.05-0.5 g/g.
Аналогичные плёнки получены с использованием метода центрифугирования для нанесения пленкообразующего раствора.Similar films were obtained using the centrifugation method to apply a film-forming solution.
Аналогичные плёнки получены при проведении сушки при 80-150°С в течение 10 - 40 мин.Similar films were obtained by drying at 80-150°C for 10-40 minutes.
Аналогичные плёнки получены при нагреве подложки с нанесенным раствором со скоростью 5-40°С/мин.Similar films were obtained by heating a substrate with a deposited solution at a rate of 5-40°C/min.
Аналогичные плёнки получены с отжигом при 550°С в течение 2 часов, при 600°С в течение 2 часов или 650°С в течение 1 часа на воздухе.Similar films were obtained by annealing at 550°C for 2 hours, at 600°C for 2 hours, or 650°C for 1 hour in air.
Пример 2. Получение тонких прозрачных газочувствительных плёнок ZnO-TiOExample 2. Preparation of thin transparent gas-sensitive films of ZnO-TiO 22 состава с содержанием Zn:Ti=1:99. composition containing Zn:Ti=1:99.
1. Навески абиетата цинка(II) Zn(C19H29COO)2 и абиетата титана(IV) Ti(C19H29COO)4, взятые в количествах, обеспечивающих соотношение цинка и титана по молям Zn:Ti=1:99, растворяют в 1,4-диоксане. Концентрация смеси абиетатов в растворителе составляет 0,1 г/г.1. Weighed portions of zinc(II) abietate Zn(C 19 H 29 COO) 2 and titanium(IV) abietate Ti(C 19 H 29 COO) 4 , taken in quantities ensuring the ratio of zinc and titanium by moles Zn:Ti=1: 99, dissolved in 1,4-dioxane. The concentration of the abietate mixture in the solvent is 0.1 g/g.
2. Очистку стеклянной подложки проводят химическим способом: обработка ацетоном, дистиллированной водой, высушивание.2. The glass substrate is cleaned chemically: treatment with acetone, distilled water, drying.
3. Раствор, полученный в п. 1, наносят на подложку методом погружения.3. The solution obtained in step 1 is applied to the substrate by immersion.
4. Полученная пленка раствора высушивается при температуре 80°С в течение 20 мин.4. The resulting film of solution is dried at a temperature of 80°C for 20 minutes.
5. Термическую обработку подложки с нанесенным раствором проводят в печи при температуре 500±10°С и нормальном атмосферном давлении в течение 2 часов на воздухе после предварительного ее нагревания до этой температуры со скоростью 10°С/мин.5. Thermal treatment of the substrate with the applied solution is carried out in an oven at a temperature of 500±10°C and normal atmospheric pressure for 2 hours in air after pre-heating it to this temperature at a rate of 10°C/min.
6. Полученную на стеклянной подложке пленку ZnO-TiO2 охлаждают в печи до комнатной температуры.6. The ZnO-TiO 2 film obtained on a glass substrate is cooled in an oven to room temperature.
Аналогичные плёнки получены при использовании других органических растворителей: этилацетат, гептан, гексан, этилацетат, ацетон, этиловый спирт.Similar films were obtained using other organic solvents: ethyl acetate, heptane, hexane, ethyl acetate, acetone, ethyl alcohol.
Аналогичные плёнки получены при использовании других подложек: поликор или кремний.Similar films were obtained using other substrates: polycor or silicon.
Аналогичные плёнки получены при концентрации абиетатов в растворителе 0,05-0,5 г/г.Similar films were obtained at a concentration of abietates in the solvent of 0.05-0.5 g/g.
Аналогичные плёнки получены с использованием метода центрифугирования для нанесения пленкообразующего раствора.Similar films were obtained using the centrifugation method to apply a film-forming solution.
Аналогичные плёнки получены при проведении сушки при 150°С в течение 10 - 40 мин.Similar films were obtained by drying at 150°C for 10 - 40 minutes.
Аналогичные плёнки получены при нагреве подложки с нанесенным раствором со скоростью 5 и 40°С/мин.Similar films were obtained by heating a substrate with a deposited solution at a rate of 5 and 40°C/min.
Аналогичные плёнки получены с отжигом при 550°С в течение 2 часов, при 600°С в течение 2 часов или 650°С в течение 1 часа на воздухе.Similar films were obtained by annealing at 550°C for 2 hours, at 600°C for 2 hours, or 650°C for 1 hour in air.
Пример 3. Получение тонких прозрачных газочувствительных плёнок ZnO-TiOExample 3. Preparation of thin transparent gas-sensitive films of ZnO-TiO 22 состава с содержанием Zn:Ti=5:95. composition containing Zn:Ti=5:95.
1. Навески абиетата цинка (II) Zn(C19H29COO)2 и абиетата титана(IV) Ti(C19H29COO)4, взятые в количествах, обеспечивающих соотношение цинка и титана по молям Zn:Ti=5:95, растворяют в 1,4-диоксане. Концентрация смеси абиетатов в растворителе составляет 0,1 г/г.1. Weighed portions of zinc (II) abietate Zn(C 19 H 29 COO) 2 and titanium (IV) abietate Ti(C 19 H 29 COO) 4 , taken in quantities ensuring the ratio of zinc and titanium by moles Zn:Ti = 5: 95, dissolved in 1,4-dioxane. The concentration of the abietate mixture in the solvent is 0.1 g/g.
2. Очистку стеклянной подложки проводят химическим способом: обработка ацетоном, дистиллированной водой, высушивание.2. The glass substrate is cleaned chemically: treatment with acetone, distilled water, drying.
3. Раствор, полученный в п. 1, наносят на подложку методом погружения.3. The solution obtained in step 1 is applied to the substrate by immersion.
4. Полученная пленка раствора высушивается при температуре 80°С в течение 20 мин.4. The resulting film of solution is dried at a temperature of 80°C for 20 minutes.
5. Термическую обработку подложки с нанесенным раствором проводят в печи при температуре 500±10°С и нормальном атмосферном давлении в течение 2 часов на воздухе после предварительного ее нагревания до этой температуры со скоростью 10°С/мин.5. Thermal treatment of the substrate with the applied solution is carried out in an oven at a temperature of 500±10°C and normal atmospheric pressure for 2 hours in air after pre-heating it to this temperature at a rate of 10°C/min.
6. Полученную на стеклянной подложке пленку ZnO-TiO2 охлаждают в печи до комнатной температуры.6. The ZnO-TiO 2 film obtained on a glass substrate is cooled in an oven to room temperature.
Аналогичные плёнки получены при использовании других органических растворителей: этилацетат, гептан, гексан, этилацетат, ацетон, этиловый спирт.Similar films were obtained using other organic solvents: ethyl acetate, heptane, hexane, ethyl acetate, acetone, ethyl alcohol.
Аналогичные плёнки получены при использовании других подложек: поликор или кремний.Similar films were obtained using other substrates: polycor or silicon.
Аналогичные плёнки получены при концентрации абиетатов в растворителе 0,05-0,5 г/г.Similar films were obtained at a concentration of abietates in the solvent of 0.05-0.5 g/g.
Аналогичные плёнки получены с использованием метода центрифугирования для нанесения пленкообразующего раствора.Similar films were obtained using the centrifugation method to apply a film-forming solution.
Аналогичные плёнки получены при проведении сушки при 150°С в течение 10-40 мин.Similar films were obtained by drying at 150°C for 10-40 minutes.
Аналогичные плёнки получены при нагреве подложки с нанесенным раствором со скоростью 5 и 40°С/мин.Similar films were obtained by heating a substrate with a deposited solution at a rate of 5 and 40°C/min.
Аналогичные плёнки получены с отжигом при 550°С в течение 2 часов, при 600°С в течение 2 часов или 650°С в течение 1 часа на воздухе.Similar films were obtained by annealing at 550°C for 2 hours, at 600°C for 2 hours, or 650°C for 1 hour in air.
Пример 4. Получение многослойных тонких прозрачных газочувствительных плёнок ZnO-TiOExample 4. Preparation of multilayer thin transparent gas-sensitive films of ZnO-TiO 22 с содержанием Zn:Ti=0,5:99,5. with Zn:Ti content = 0.5:99.5.
Получение многослойных плёнок Zn-TiO2 с содержанием Zn:Ti=0,5:99,5 осуществляют аналогично примеру 1 по п.п. 1-2, затем п.3-4 повторяют 2-8 раз для получения пленок заданной толщины. Далее осуществляют п.п. 5-6.The production of multilayer films of Zn-TiO 2 with a content of Zn:Ti = 0.5:99.5 is carried out similarly to example 1 according to paragraphs. 1-2, then steps 3-4 are repeated 2-8 times to obtain films of a given thickness. Next, carry out pp. 5-6.
Пример 5. Получение многослойных тонких прозрачных газочувствительных плёнок ZnO-TiOExample 5. Preparation of multilayer thin transparent gas-sensitive films of ZnO-TiO 22 с содержанием Zn:Ti=1:99. with Zn:Ti content = 1:99.
Получение многослойных плёнок Zn-TiO2 с содержанием Zn:Ti=1:99 осуществляют аналогично примеру 2 по п.п. 1-2, затем п.3-4 повторяют 2-8 раз для получения пленок заданной толщины. Далее осуществляют п.п. 5-6.The production of multilayer films of Zn-TiO 2 with a content of Zn:Ti=1:99 is carried out similarly to example 2 according to paragraphs. 1-2, then steps 3-4 are repeated 2-8 times to obtain films of a given thickness. Next, carry out pp. 5-6.
Пример 6. Получение многослойных тонких прозрачных газочувствительных плёнок ZnO-TiOExample 6. Preparation of multilayer thin transparent gas-sensitive films of ZnO-TiO 22 с содержанием Zn:Ti=5:95. with Zn:Ti content = 5:95.
Получение многослойных плёнок Zn-TiO2 с содержанием Zn:Ti=5:95 осуществляют аналогично примеру 2 по п.п. 1-2, затем п.3-4 повторяют 2-8 раз для получения пленок заданной толщины. Далее осуществляют п.п. 5-6.The production of multilayer films of Zn-TiO 2 with a content of Zn:Ti=5:95 is carried out similarly to example 2 according to paragraphs. 1-2, then steps 3-4 are repeated 2-8 times to obtain films of a given thickness. Next, carry out pp. 5-6.
Пример 7. Характеризация тонких прозрачных газочувствительных плёнок ZnO-TiOExample 7. Characterization of thin transparent gas-sensitive films of ZnO-TiO 22 и их газочувствительности к диоксиду азота. and their gas sensitivity to nitrogen dioxide.
При проведении рентгенофазового анализа (дифрактометр ARLX'TRA, Thermo ARL, Швейцария, CuKα-излучение) пленок, полученных в примерах 4-6 при повторении пп. 2-3 три раза, установлено, что получена смесь фаз анатаза и рутила (фиг. 1 «Рентгенограммы синтезированных материалов с содержанием Zn:Ti=0,5:99,5 (кривая 1), Zn:Ti=1:99 (кривая 2), Zn:Ti=5:95 (кривая 3), а также анатаз (А) и рутил (R) из базы данных.)». Дифракционные пики других фаз не обнаружены. Размер областей когерентного рассеяния оценивали по формуле Шеррера. Средний размер областей когерентного рассеяния составил 7 нм для пленки, полученной в Примере 4, 11 нм для пленки, полученной в Примере 5 и 12 нм для пленки, полученной в Примере 6. Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить наноразмерные тонкие плёнки, содержащие кристаллиты со средним размером зерен 7-12 нм.When conducting X-ray phase analysis (ARLX'TRA diffractometer, Thermo ARL, Switzerland, CuK α radiation) of the films obtained in examples 4-6 by repeating paragraphs. 2-3 three times, it was established that a mixture of anatase and rutile phases was obtained (Fig. 1 “X-ray diffraction patterns of synthesized materials containing Zn:Ti=0.5:99.5 (curve 1), Zn:Ti=1:99 (curve 2), Zn:Ti=5:95 (curve 3), as well as anatase (A) and rutile (R) from the database.).” No diffraction peaks of other phases were detected. The size of coherent scattering regions was estimated using the Scherrer formula. The average size of the coherent scattering regions was 7 nm for the film obtained in Example 4, 11 nm for the film obtained in Example 5 and 12 nm for the film obtained in Example 6. Thus, the proposed method makes it possible to obtain nano-sized thin films containing crystallites with the average grain size is 7-12 nm.
Результаты сканирующей электронной микроскопии (СЭМ, Nova Nanolab 600) пленок, полученных в примерах 4-6 при повторении пп. 2-3 три раза, представлены на Фиг. 2 «СЭМ изображения поверхности синтезированных пленок (а,с,е) и распределение размеров частиц (b,d,f) с содержанием Zn:Ti=0,5:99,5 - пример 4 (а,b), Zn:Ti=1:99 - пример 5 (с,d), Zn:Ti=5:95 - пример 6 (е,f). СЭМ-анализ выявил однородную морфологию поверхности. Нанокристаллиты равномерно распределены по поверхности и толщине пленки, пленки имеют пористую структуру. Анализ размеров кристаллитов по СЭМ-изображениям показал, что их средний размер составляет 11±3 нм, что коррелирует с размерами областей когерентного рассеяния, полученными при расчете из данных рентгенофазового анализа. Средняя толщина трехслойных пленок составляет 60 нм. Несмотря на то, что пленки формировались при осаждении трех слоев, на СЭМ-изображениях не наблюдалось границ. Это указывает на качественную технологию формирования тонких плёнок ZnO-TiO2 различной толщины. Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить наноразмерные тонкие плёнки ZnO-TiO2, имеющие размеры наночастиц оксидов металлов от 5 до 20 нм, среди которых оксид цинка и диоксид титана находится в кристаллической фазе.The results of scanning electron microscopy (SEM, Nova Nanolab 600) of films obtained in examples 4-6 by repeating paragraphs. 2-3 three times are shown in Fig. 2 “SEM images of the surface of synthesized films (a,c,e) and particle size distribution (b,d,f) with a content of Zn:Ti=0.5:99.5 - example 4 (a,b), Zn:Ti =1:99 - example 5 (c,d), Zn:Ti=5:95 - example 6 (e,f). SEM analysis revealed a uniform surface morphology. Nanocrystallites are evenly distributed over the surface and thickness of the film; the films have a porous structure. Analysis of the crystallite sizes from SEM images showed that their average size is 11±3 nm, which correlates with the sizes of coherent scattering regions calculated from X-ray phase analysis data. The average thickness of three-layer films is 60 nm. Although the films were formed by deposition of three layers, no boundaries were observed in the SEM images. This indicates a high-quality technology for the formation of thin films of ZnO-TiO 2 of various thicknesses. Thus, the proposed method makes it possible to obtain nano-sized thin films of ZnO-TiO 2 with metal oxide nanoparticle sizes from 5 to 20 nm, among which zinc oxide and titanium dioxide are in the crystalline phase.
Оптические свойства исследовали по спектрам оптического поглощения, полученным на спектрофотометре Varian Cary-100 в диапазоне длин волн 300-1000 нм. Оптическое поглощение пленок, полученных в примерах 1 с содержанием Zn:Ti=0,5:99,5 (кривая 1), Zn:Ti=1:99 (кривая 2), Zn:Ti=5:95 (кривая 3) представлено на Фиг. 3 «Зависимость поглощения от длины волны излучения пленок, полученных в примерах 1-3 с содержанием Zn:Ti=0,5:99,5 (кривая 1), 1:99 (кривая 2), 5: 95 (кривая 3).» Показано, что полученные пленки обладают пропускной способностью в диапазоне длин волн от 380 до 1000 нм не хуже 75 %.Optical properties were studied using optical absorption spectra obtained on a Varian Cary-100 spectrophotometer in the wavelength range 300-1000 nm. The optical absorption of films obtained in examples 1 with a content of Zn:Ti=0.5:99.5 (curve 1), Zn:Ti=1:99 (curve 2), Zn:Ti=5:95 (curve 3) is presented in Fig. 3 “Dependence of absorption on the emission wavelength of films obtained in examples 1-3 with a content of Zn:Ti = 0.5:99.5 (curve 1), 1:99 (curve 2), 5:95 (curve 3). » It was shown that the resulting films have a transmission capacity in the wavelength range from 380 to 1000 nm of no worse than 75%.
На фиг. 4 представлена зависимость газочувствительного отклика образцов пленок состава ZnO-TiO2 от содержания титана в пленке на воздействие NO2 концентрацией 50 ppm при рабочей температуре 250°C. Отклик пленок с содержанием Zn:Ti=0,5:99,5 (кривая 1), Zn:Ti=1:99 (кривая 2), Zn:Ti=5:95 (кривая 3) на воздействие NO2 концентрацией 50 ppm, при рабочей температуре 250°С показан на фиг. 5.In fig. Figure 4 shows the dependence of the gas-sensitive response of samples of films of the ZnO-TiO 2 composition on the titanium content in the film when exposed to NO 2 with a concentration of 50 ppm at an operating temperature of 250°C. Response of films containing Zn:Ti=0.5:99.5 (curve 1), Zn:Ti=1:99 (curve 2), Zn:Ti=5:95 (curve 3) to exposure to NO 2 concentration 50 ppm , at an operating temperature of 250°C is shown in Fig. 5.
Далее осуществлялись эксперименты по измерению газочувствительности ZnO-TiO2 пленок к диоксиду азота (NO2) с концентрацией 50 ppm в воздухе при рабочей температуре 250°C. Для этого поверх ZnO-TiO2 пленки наносились два никелевых контакта и формировался газочувствительный сенсорный элемент, который помещался на нагревательный столик и осуществлялась поочередная подача воздуха без газа и воздуха с газом какой-либо концентрации. В момент времени, когда производилась подача воздуха без газа, измерялось сопротивление сенсорной структуры R0. В момент времени, когда производилась подача воздуха с газом какой-либо концентрации, измерялось сопротивление сенсорной структуры Rg. Отклик образцов пленок определялся по формуле:Next, experiments were carried out to measure the gas sensitivity of ZnO-TiO 2 films to nitrogen dioxide (NO 2 ) with a concentration of 50 ppm in air at an operating temperature of 250°C. To do this, two nickel contacts were deposited on top of the ZnO-TiO 2 film and a gas-sensitive sensor element was formed, which was placed on a heating table and air without gas and air with gas of any concentration were alternately supplied. At the time when air was supplied without gas, the resistance of the sensor structure R 0 was measured. At the moment when air with a gas of any concentration was supplied, the resistance of the sensor structure R g was measured. The response of film samples was determined by the formula:
S= Rg/R0.S= R g / R 0 .
Результаты исследований, представленные на фиг.4 показали, что у образцов пленок с соотношением Zn:Ti равным 0,5:99,5; 1:99 и 5:95 наблюдались, соотвтетственно, отклики 9,8; 9 и 4.The research results presented in figure 4 showed that for film samples with a Zn:Ti ratio of 0.5:99.5; 1:99 and 5:95 were observed, respectively, responses of 9.8; 9 and 4.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать тонкие прозрачные плёнки ZnO-TiO2 на твердых подложках, содержащие кристаллиты оксидов металлов с размерами от 5 до 20 нм, а при нанесении двух никелевых контактов обладающие откликом в диапазоне 4-9,8 к диоксиду азота с концентрацией 50 ppm при рабочей температуре 250°C.Thus, the proposed method makes it possible to obtain thin transparent films of ZnO-TiO 2 on solid substrates containing crystallites of metal oxides with sizes from 5 to 20 nm, and when applying two nickel contacts, having a response in the range of 4-9.8 to nitrogen dioxide with a concentration 50 ppm at operating temperature 250°C.
Claims (8)
5-40°С/мин до температуры отжига.6. Method according to claim 1, characterized in that heating is carried out at a speed
5-40°C/min to annealing temperature.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2807491C1 true RU2807491C1 (en) | 2023-11-15 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101036886A (en) * | 2007-02-09 | 2007-09-19 | 南京大学 | Application of mesoporous bigger serface titania and zinc oxide |
| CN103361631B (en) * | 2013-06-28 | 2015-10-28 | 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 | A kind of preparation method for light-catalysed Zinc oxide doped thin film of titanium oxide |
| EA036464B1 (en) * | 2018-12-29 | 2020-11-13 | Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования "Сколковский институт науки и технологий" | Multi-oxide gas analyzing device and method for production thereof |
| RU2780953C1 (en) * | 2022-01-23 | 2022-10-04 | Общество с ограниченной ответственностью "ГрафСенсорс" | Multi-graphene gas sensor based on graphene derivatives and method for its manufacture |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101036886A (en) * | 2007-02-09 | 2007-09-19 | 南京大学 | Application of mesoporous bigger serface titania and zinc oxide |
| CN103361631B (en) * | 2013-06-28 | 2015-10-28 | 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 | A kind of preparation method for light-catalysed Zinc oxide doped thin film of titanium oxide |
| EA036464B1 (en) * | 2018-12-29 | 2020-11-13 | Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования "Сколковский институт науки и технологий" | Multi-oxide gas analyzing device and method for production thereof |
| RU2780953C1 (en) * | 2022-01-23 | 2022-10-04 | Общество с ограниченной ответственностью "ГрафСенсорс" | Multi-graphene gas sensor based on graphene derivatives and method for its manufacture |
| RU2795666C1 (en) * | 2022-12-12 | 2023-05-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный университет" | ANALYTICAL GAS MULTISENSOR CHIP BASED ON ZnO AND METHOD FOR ITS MANUFACTURING BASED ON SOL-GEL TECHNOLOGY |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Carballeda-Galicia et al. | High transmittance CdO thin films obtained by the sol-gel method | |
| o'Brien et al. | ZnO thin films prepared by a single step sol–gel process | |
| Nezar et al. | Properties of TiO2 thin films deposited by rf reactive magnetron sputtering on biased substrates | |
| Kuo et al. | Investigation of annealing-treatment on the optical and electrical properties of sol–gel-derived zinc oxide thin films | |
| Senguttuvan et al. | Sol gel deposition of pure and antimony doped tin dioxide thin films by non alkoxide precursors | |
| Mechiakh et al. | Sol–gel synthesis, characterization and optical properties of mercury-doped TiO2 thin films deposited on ITO glass substrates | |
| Prathap et al. | Growth and characterization of indium oxide films | |
| JPH10508573A (en) | Vanadium dioxide fine particles especially for surface coating and method for producing the same | |
| Al-Jawad et al. | Influence of annealing temperature on the characteristics of nanocrystalline SnO2 thin films produced by sol–gel and chemical bath deposition for gas sensor applications | |
| Al-Kuhaili et al. | Effects of preparation conditions on the optical properties of thin films of tellurium oxide | |
| Davoodi et al. | The effects of Ti concentration on the structure, optical, and electrical properties of Al and Ti co-doped ZnO thin films | |
| Shahul Hameed et al. | Effect of silver doping on optical properties of nanoflower ZnO thin films prepared by spray pyrolysis technique | |
| Tang et al. | Structural, dielectric and optical properties of Ba (Ti, Zr) O3 thin films prepared by chemical solution deposition | |
| RU2807491C1 (en) | METHOD FOR PRODUCING THIN TRANSPARENT GAS-SENSITIVE FILMS OF ZnO-TiO2 | |
| Ahmad et al. | Vacuum annealing effects on the microstructure and properties of HfO2-based bilayer antireflective coatings by magnetron sputtering | |
| Yan et al. | Structural and optical properties of yttrium trioxide thin films prepared by RF magnetron sputtering | |
| Kisand et al. | Influence of the heating temperature on the properties of nickel doped TiO2 films prepared by sol–gel method | |
| Serényi et al. | Characterization of sputtered and annealed niobium oxide films using spectroscopic ellipsometry, Rutherford backscattering spectrometry and X-ray diffraction | |
| Kumar et al. | Optical studies on amorphous ZnO film | |
| Mechiakh et al. | Analysis of optical and structural properties of sol–gel TiO2 thin films | |
| Rambu et al. | Synthesis and characterization of thermally oxidized ZnO films | |
| RU2761193C1 (en) | Method for producing thin films of zinc oxide or tin oxide, or mixed zinc and tin (iv) oxides | |
| Islam et al. | Effect of deposition time on nanostructure ZnO thin films synthesized by modified thermal evaporation technique | |
| Nagai et al. | Photoluminescence and photoreactivity affected by oxygen defects in crystal-oriented rutile thin film fabricated by molecular precursor method | |
| Pokaipisit et al. | Influence of annealing temperature on the properties of ITO films prepared by electron beam evaporation and ion-assisted deposition |