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

Abstract

Аннотация. Создание оксидных композиций является одним из перспективных способов увеличения чувствительности и селективности полупроводниковых газовых сенсоров на основе SnO 2 , In 2 O 3 , WO 3 и других оксидов. Исследовали нанокристаллические оксид вольфрама (WO 3 ), оксид индия (In 2 O 3 ), оксид кобальта (Co 3 O 4 ) и смешанные композиты с различными соотношениями WO 3 -In 2 O 3 и WO 3 -Co 3 O 4 , 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 WO 3 -In 2 O 3 , WO 3 -Со 3 O 4 . Рост размера зерен WO 3 и In 2 O 3 , WO 3 и Co 3 O 4 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. Ключевые слова: оксид вольфрама, оксид индия, оксид кобальта, полупроводниковый газовый сенсор Введение Создание оксидных композиций является одним из перспективных способов увеличения чувствительности и селективности полупроводниковых газовых сенсоров на основе SnO 2 , In 2 O 3 , WO 3 и других оксидов [1]. Ранее в работах [2-5] исследовалась структура и морфология оксидных композиций WO 3 -In 2 O 3 , WO 3 -Co 3 O 4 , полученных золь−гель методом. В системе WO 3 -In 2 O 3 отжиг ксерогеля при 400 и 600 °С (в течение 2 ч) приводил к образованию гетерогенного двухфазного материала, состоящего из моноклинной фазы WO 3 и кубической фазы In 2 O 3 . Отжиг при 800-850 °С сопровождался синтезом соединения In 2 (WO 4 ) 3 [2]. В системе WO 3 -Co 3 O 4 отжиг при 400 °С (2 ч) приводил к формированию гетерогенного двухфазного материала, состоящего из моноклинной фазы WO 3 и кубической фазы Co 3 O 4 , а при 600-650 °С происходил синтез соединения CoWO 4 [3]. Исследования выполняли методами термогравиметрии (ТГА), дифференциально− термического анализа (ДТА), инфракрасной (ИК) спектроскопии, рентгенофазового анализа (РФА) и низкотемпературной адсорбции азота. Обнаружено увеличение газовой чувствительности композиций WO 3 -In 2 O 3 и WO 3 -Ga 2 O 3 к газам восстановитель-Гайдук Юлиан Станиславович 1, § -научный сотрудник,