Нанокристаллические пленки на основе хромитов иттрия и лантана YCrO3 и LaCrO3, допированных ионами стронция Sr2+ как основа полупроводниковых газовых сенсоров
Аннотация
Легко получаемые наноструктурированные вещества представляют особый интерес для применения в качестве газочувствительных сенсоров. Поэтому одной из важнейших научных проблем является поиск новых составов и усовершенствование применяемых материалов. Целью данной работы было создание тонкопленочных материалов на основе нанопорошков хромитов иттрия и лантана YCrO3 и LaCrO3, допированных ионами стронция, и выявление их газочувствительных свойств.
Синтез нанопорошков проводился золь-гель методом для LaCrO3 и цитратным методом для YCrO3. Допированные порошки были получены теми же методами синтеза, что и исходные образцы. Был определен фазовый и элементный состав полученных образцов, по результатам которых выяснено, что реальный состав нанопорошков близок к номинальному. Проведены эксперименты по установлению газочувствительных свойств путем измерения удельного поверхностного сопротивления полученных образцов к содержанию угарного газа СО с концентрацией 50 ppm.
Установлено, что полученные образцы обладают n-типом проводимости и характеризуются откликом на присутствие угарного газа. Нанопленки на основе хромита иттрия обладают лучшим газочувствительным откликом, по сравнению с LaCrO3. Максимальным значением характеризуется Y0.9Sr0.1CrO3, имеющий газочувствительный отклик 2.83 при температуре 200 °С
Скачивания
Литература
Ranga R., Kumar A., Kumari P., Singh P., Madaan V., Kumar KFerrite application as an electrochemical sensor: A review. Materials Characterization. 2021;178: 111269. https://doi.org/10.1016/j.matchar.2021.111269
Uma S., Shobana M. K. Metal oxide semiconductor gas sensors in clinical diagnosis and environmental monitoring. Sensors and Actuators: A. Physical. 2023;349: 114044. https://doi.org/10.1016/j.sna.2022.114044
Masuda Y. Recent advances in SnO2 nanostructure based gas sensors. Sensors and Actuators: B. Chemical. 2022;1(2): 1–27. https://doi.org/10.1016/j.snb.2022.131876
Chen Y., Li H., Huang D., … Han G. Highly sensitive and selective acetone gas sensors based on modified ZnO nanomaterials. Materials Science in Semiconductor Processing. 2022;43(4): 1–10. https://doi.org/10.1016/j.mssp.2022.106807
Petrov V. V., Bayan E. M. Investigation of rapid gas-sensitive properties degradation of ZnO-SnO2. Chemosensors. 2020;8: 1–13. https://doi.org/10.3390/chemosensors8020040
Ryabtsev S. V., Obvintseva N. Yu., Chistyakov V. V., … Domashevskaya E. P. Features of the resistive response to ozone of semiconductor PdO sensors operating in thermomodulation mode. Condensed Matter and Interphases. 2023;25(3): 392–397. https://doi.org/10.17308/kcmf.2023.25/11263
Rumyantseva M. N., Ivanov V. K., Shaporev A. S., … Arbiol J. Microstructure and sensing properties of nanocrystalline indium oxide prepared using hydrothermal treatment. Russian Journal of Inorganic Chemistry. 2009;54(2): 163–171. https://doi.org/10.1134/s0036023609020016
Yadav A. K., Singhb R. K., Singha P. Fabrication of lanthanum ferrite based liquefied petroleum gas sensor. Sensors and Actuators B: Chemical. 2016;229: 25–30. https://doi.org/10.1016/j.snb.2016.01.066
Hu J., Chen X., Zhang Y. Batch fabrication of formaldehyde sensors based on LaFeO3 thin film with ppb-level detection limit. Sensors and Actuators: B. Chemical. 2021;349: 130738. https://doi.org/10.1016/j.snb.2021.130738
Qina J., Cui Z., Yanga X., Zhua S., Li Z., Lianga Y. Synthesis of three-dimensionally ordered macroporous LaFeO3 with enhanced methanol gas sensing properties. Sensors and Actuators B: Chemical. 2015;209: 706–713. https://doi.org/10.1016/j.snb.2014.12.046
Chumakova V. T., Marikutsa A. V., Rumyantseva M. N. Nanocrystalline lanthanum cobaltite as a material for gas sensors. Russian Journal of Applied Chemistry. 2021;94(12): 1651–1698. https://doi.org/10.1134/s1070427221120119
Tiwari S., Saleem M. Varshney M., Mishra A., Varshney D. Structural, optical and magnetic studies of YCrO3 perovskites. Physica B: Condensed Matter. 2018;546: 67–72. https://doi.org/10.1063/1.5122339
Kadu A. V., Bodade A. B., Bodade A. B., Chaudhari G. N. Structural characterization of nanocrystalline La1−xSrxCrO3 thick films for H2S gas sensors. Journal of Sensor Technology. 2012;2: 13–18. https://doi.org/10.4236/jst.2012.21003
Khetre S. M., Chopade A. U., Khilare C. J., Jadhav H. V., Jagadale P. N., Bamane S. R. Electrical and dielectric properties of nanocrystalline LaCrO3. Journal of Materials Science: Materials in Electronics. 2013;24: 4361–4366. https://doi.org/10.1007/s10854-013-1411-z
Matulkova I., Holec P., Pacakova B., … Vejpravova J. On preparation of nanocrystalline chromites by co-precipitation and autocombustion methods. Sensors and Actuators A: Physical. 2015;195: 66–73. https://doi.org/10.1016/j.mseb.2015.01.011
Rao V., Rajamani M., Ranjith R., David А., Prellier W. Local structural distortion and interrelated phonon mode studies in yttrium chromite. Materials Research Society. 2017;32(8): 1541–1547. https://doi.org/10.1557/jmr.2017.5
Prashant B. K., Kailas H. K., Uday G. D., Umesh J. T., Sachin G. S. Fabrication of thin film sensors by spin coating using sol-gel LaCrO3 perovskite material modified with transition metals for sensing environmental pollutants, reenhouse gases and relative humidity. Environmental Challenges. 2021;3: 1–13. https://doi.org/10.1016/j.envc.2021.100043
Chadli I., Omari M., Abu Dalo M., Albiss B. Preparation by sol–gel method and characterization of Zn-doped LaCrO3 perovskite. Journal of Sol-Gel Sci Technol. 2016;80: 598–605. https://doi.org/10.1007/s10971-016-4170-5
Zarrin N., Husain S., Khan W., Manzoor S. Solgel derived cobalt doped LaCrO3: Structure and physical properties. Journal of Alloys and Compounds. 2019;784(5): 541–555. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.01.018
Nguyen A. T., Tran H. L. T., Nguyen Ph. U. T.,… Nguyen T. L. Sol-gel synthesis and the investigation of the properties of nanocrystalline holmium orthoferrite. Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics. 2020;11(6): 698–704. https://doi.org/10.17586/2220-8054-2020-11-6-698-704
Mittova I. Ya., Perv N. S., Alekhina Iu. A., … Sladkopevtsev B. V. Size and magnetic characteristics of YFeO3 nanocrystals. Inorganic Materials. 2022;58(3): 271–277. https://doi.org/10.1134/S0020168522030116
JCPDC PCPDFWIN: A Windows Retrieval. Display program for Accessing the ICDD PDF. 2 Data base, Inernation Centre for Diffraction Data. 1997.
Krishtal M. M., Jasnikov I. S., Polunin V. I., Filatov A. M., Ul’janenkov A.G. Scanning electron microscopy and X-ray microanalysis*. Moscow: Tehnosfera Publ.; 2009. 208 p.
Kostryukov V. F., Parshina A. S., Sladkopevtsev B. V., Mittova I. Ya. Thin films on the surface of GaAs, obtained by chemically stimulated thermal oxidation, as materials for gas sensors. Coatings (MDPI). 2022;12(12): 1819–1828. https://doi.org/10.3390/coatings12121819
Kostryukov V. F., Balasheva D. S., Parshina A. S. Creation of thin films on the surface of InP with a controlled gas-sensitive signal under the influence of PbO + Y2O3 compositions. Condensed Matter and Interphases. 2021;23(3): 406–412. https://doi.org/10.17308/kcmf.2021.23/3532
Shevchik A.P. Suvorov S.A. Jelektroprovodjashhie svojstva materialov na osnove hromita lantana. Izvestija sankt-peterburgskogo gosudarstvennogo tehnologicheskogo instituta (tehnicheskogo universiteta). 2008;3(29): 36–41.
Copyright (c) 2024 Конденсированные среды и межфазные границы
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
