Nanoparticles of Metal Oxides Obtained on Porous Silicon Substrates
https://doi.org/10.17073/1609-3577-2014-2-128-133
Abstract
Tin, iron and nickel oxides were prepared in micro porous silicon from sols. The morphology of the samples was studied using atomic force microscopy. The сross−sections of porous silicon were investigated using scanning electron microscopy. The electrical properties were investigated by impedance spectroscopy in a changing environment and temperature of gas detection reagents. The dependencies of real and imaginary components of the complex impedance were constructed in the semi−logarithmic coordinates. The method of complex plane was used for processing the experimental impedance data. Hodographs of impedance were analyzed using programs writteng in the LabVIEW environment. The experimental impedance spectroscopy data were interpreted in terms of «equivalent electrical circuit». Сonstant phase element was used to describe the resistive− capacitive properties of nanocomposite materials in the equivalent electrical circuit. The characteristic charge accumulation time in air and in the presence of reducing gases was calculated. The sensitivity to reducing gases for the real and imaginary components of the complex impedance was calculated using two methods at 300 °C in the frequency range from 1 Hz to 500 kHz. The sensor characteristics of metal oxide films grown on single−crystal substrates, porous silicon and glass substrates were compared.
About the Authors
I. E. Kononova
Saint–Petersburg Electrotechnical University LETI, 5 Professora Popova Str., Saint–Petersburg 197376, Russia
Russian Federation
Russian Federation
Cand. Sci. (Phys.– Math.), Associate Professor
A. S. Lenshin
Voronezh State University, 1 University Sq., Voronezh 394006, Russia
Russian Federation
Russian Federation
Cand. Sci. (Phys.–Math.), Researcher
M. G. An’chkov
Saint–Petersburg Electrotechnical University LETI, 5 Professora Popova Str., Saint–Petersburg 197376, Russia
Russian Federation
Russian Federation
Postgraduate Student
V. A. Moshnikov
Saint–Petersburg Electrotechnical University LETI, 5 Professora Popova Str., Saint–Petersburg 197376, Russia
Russian Federation
Russian Federation
Dr. Sci. (Phys.–Math.), Professor
References
1. Sun, Yu−Feng. Metal oxide nanostructures and their gas sensing properties: a review / Yu−Feng Sun, Shao−Bo Liu, Fan−Li Meng, Jin−Yun Liu, Zhen Jin, Ling−Tao Kong, Jin−Huai Liu // Sensors. − 2012. − V. 12, N 3. − Р. 2610—2631.
2. Cысоев, В. В. Применение метода нейронных сетей для анализа отклика однокристальной мультисенсорной системы идентификации газов / В. В. Cысоев, В. Ю. Мусатов, А. В. Силаев, А. А. Мащенко, Т. Р. Залялов // Вестн. Сарат. гос. техн. ун−та. − 2007. − No 1(21), вып. 1. − C. 80—87.
3. Gracheva,I.E.AFMtechniquesfornanostructuresmaterials usedinoptoelectronicandgassensors/I.E.Gracheva,Yu. M. Spivak, V. A. Moshnikov // IEEE Eurocon−2009. − St. Petersburg, 2009. − P. 1250—1253.
4. Грачева,И.Е.Анализгазочувствительныхфрактальных структур на основе диоксида олова методом атомно−силовой микроскопии / И. Е. Грачева, В. А. Мошников // Изв. СПбГЭТУ «ЛЭТИ». − 2008. − No 5. − С. 3—10.
5. Гареев, К. Г. Получение и анализ порошков−ксерогелей с нанофазой гематита / К. Г. Гареев, И. Е Грачева, В. И. Альмяшев, В. А. Мошников // Изв. СПбГЭТУ «ЛЭТИ». − 2011. − No 5. − С. 26—32.
6. Леньшин, А. С. Исследование удельной поверхности перспективных пористых материалов и наноструктур методом тепловой десорбции азот / А. С. Леньшин, Е. В. Мараева // Изв. СПбГЭТУ «ЛЭТИ». − 2011. − No 6. − С. 9—16.
7. Moshnikov, V. A. Porous silicon with embedded metal oxides for gas sensing applications / V. A. Moshnikov, I. Е. Gracheva, A. S. Lenshin, Y. M. Spivak, M. G. Anchkov, V. V. Kuznetsov, J. M. Olchowik // J. Non−Crystal. Solids. − 2012. − V. 358, N 3. − P. 590—595.
8. Kashkarov, V. Electron structure of porous silicon obtained without the use of HF acid / V. Kashkarov, I. Nazarikov, A. Lenshin, V. Terekhov, S. Turishchev, B. Agapov, K. Pankov, E. Domashevskaya // Phisica status solidi C. − 2009. − V. 6, N 7. − P. 1557—1560.
9. Кашкаров, В. М. Получение нанокомпозитов пористого кремния с железом и кобальтом и исследование их электронного строения методами рентгеновской спектроскопии / В. М. Кашкаров, А. С. Леньшин, Б. Л. Агапов, С. Ю. Турищев, Э. П. Домашевская // Письма в журн. техн. физики. − 2009. − Т. 35, No 17. − С. 89—96.
10. Афанасьев, А. В. Синтез нано−и микропористых структур электрохимическими методами / А. В. Афанасьев, В. А. Ильин, В. А. Мошников, Е. Н. Соколова, Ю. М. Спивак // Биотехносфера. − 2011. − No 1−2. − С. 39—45.
11. Травкин,П.Г.Исследованиезакономерностейформирования структуры пористого кремния при многостадийных режимах электрохимического травления / П. Г. Травкин, Н. В. Воронцова, С. А. Высоцкий, А. С. Леньшин, Ю. М. Спивак, В. А. Мошников // Изв. СПбГЭТУ «ЛЭТИ». − 2011. − No 4. − С. 3—9.
12. Грачева,И.Е.Возмущающееэлектрическоевоздействие с переменной частотой как новая перспектива для увеличения чувствительности и селективности в системах типа «электронный нос»/И.Е.Грачева,В.А.Мошников//Изв.Рос.гос.пед.ун−таим. А. И. Герцена. − 2009. − No 79. − С. 100—107.
13. Грачева, И. Е. Анализ процессов на поверхности газочувствительных наноструктур методом спектроскопии полной проводимости / И. Е Грачева, В. А. Мошников, Ю. В. Осипов // Изв. СПбГЭТУ «ЛЭТИ». − 2008. − No 6. − С. 19—24.
14. Карпова,С.С.Обособенностяхспектровполнойпроводимости сетчатых нанокомпозитных слоев на основе диоксида олова / С. С. Карпова, И. Е. Грачева, В. А. Мошников // Изв. СПбГЭТУ «ЛЭТИ». − 2010. − No 4. − С. 3—7.
15. Грачева, И. Е. Автоматизированная установка для измерения газочувствительности сенсоров на основе полупроводниковых нанокомпозитов / И. Е. Грачева, А. И. Максимов, В. А. Мошников,М.Е.Плех//Приборыитехникаэксперимента. − 2008. − No 3. − С. 143—146.
16. Грачева, И. Е. Автоматизированная комбинированная установка для исследования газочувствительности полупроводниковых наноматериалов в постоянном и переменном электрических полях / И. Е. Грачева, В. А. Мошников, М. Г. Аньчков // Приборы и техника эксперимента. − 2013. − No 2. − С. 93.
Review
For citations:
Kononova I.E., Lenshin A.S., An’chkov M.G., Moshnikov V.A. Nanoparticles of Metal Oxides Obtained on Porous Silicon Substrates. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering. 2014;(2):128-133. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1609-3577-2014-2-128-133
Views:
1003
Email this article 