Structure and gas sensitive properties of oxide compositions WO3—In2O3 and WO3—CO3O4

Abstract

Создание оксидных композиций является одним из перспективных способов увеличения чувствительности и селективности полупроводниковых газовых сенсоров на основе SnO₂, In₂O₃, WO₃ и других оксидов. Исследовали нанокристаллические оксид вольфрама (WO₃), оксид индия (In₂O₃), оксид кобальта (Co₃O₄) и смешанные композиты с различными соотношениями WO₃—In₂O₃ и WO₃—Co₃O₄, полученные золь-гель методом после прокаливания ксерогелей при 400—600 °C. Морфологию, фазовый состав и особенности структуры полученных материалов изучали методами рентгеновской дифракции, инфракрасной спектроскопии, сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии. Установлена возможность получения стабильной микроструктуры в наногетерогенных композициях WO₃—In₂O₃, WO₃—Со₃O₄. Рост размера зерен WO₃ и In₂O₃, WO₃ и Co₃O₄ при термической обработке в смешанных композициях замедляется по сравнению с индивидуальными оксидами. Рост газовой чувствительности композиций по сравнению с исходными оксидами может быть объяснен снижением размеров кристаллитов и увеличением удельной поверхности, а также зависимостью поверхностного состояния зерен от состава композиции. Наиболее высокий сенсорный отклик к диоксиду азота в обеих композициях лежит в интервале 130—150 °С, к оксиду углерода — выше 230 °С. Изготовлены маломощные планарные сенсоры диоксида азота с чувствительностью << 1 ppm и потребляемой мощностью ≤ 85 мВт.