Получение методом AACVD двухслойных тонкопленочных нанокомпозитов ZnO/Cr₂O₃ для хеморезистивных газовых сенсоров

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В результате аэрозольного осаждения из газовой фазы (AACVD) получены двухслойные тонкопленочные нанокомпозиты ZnO/Cr₂O₃ и исследованы различными методами физико-химического анализа. С помощью ТГА/ДСК изучено термическое поведение прекурсоров – ацетилацетонатов цинка и хрома. Химический состав полученных покрытий подтвержден методом EDX, физический – методами рентгеновской дифракции и КР-спектроскопии. Микроструктурные особенности изучены с помощью СЭМ. Установлено, что варьирование концентрации прекурсора позволяет изменять морфологию получаемых покрытий от островковой структуры до сплошной пленки. Показано, что двухслойные пленки ZnO/Cr₂O₃ демонстрируют заметный хеморезистивный отклик при детектировании ацетона.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. С. Мокрушин

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: artyom.nano@gmail.com
Россия, Ленинский пр-т, 31, Москва, 119991

С. А. Дмитриева

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН; Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева

Email: artyom.nano@gmail.com
Россия, Ленинский пр-т, 31, Москва, 119991; Миусская пл., 9, Москва, 125047

Ю. М. Горбань

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН; Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева

Email: artyom.nano@gmail.com
Россия, Ленинский пр-т, 31, Москва, 119991; Миусская пл., 9, Москва, 125047

А. Р. Стройкова

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН; Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева

Email: artyom.nano@gmail.com
Россия, Ленинский пр-т, 31, Москва, 119991; Миусская пл., 9, Москва, 125047

Н. П. Симоненко

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Email: artyom.nano@gmail.com
Россия, Ленинский пр-т, 31, Москва, 119991

А. А. Аверин

Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН

Email: artyom.nano@gmail.com
Россия, Ленинский пр-т, 31, Москва, 119071

Е. П. Симоненко

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Email: artyom.nano@gmail.com
Россия, Ленинский пр-т, 31, Москва, 119991

Список литературы

  1. Damianos D., Mouly J., Delbos P. Status of the MEMS industry 2021 //“Status of the MEMS industry” Yole development. – 2021.
  2. Deng Y. // Semiconducting Metal Oxides for Gas Sensing. Elsеvier, 2019. https://doi.org/10.1007/978-981-13-5853-1
  3. Seiyama T., Kagawa S. // Anal. Chem. 1966. V. 38. № 8. P. 1069.https://doi.org/10.1021/ac60240a031
  4. Abegunde O.O., Akinlabi E.T., Oladijo O.P. et al. // AIMS Mater. Sci. 2019. V. 6. № 2. P. 174.https://doi.org/10.3934/matersci.2019.2.174
  5. Sun L., Yuan G., Gao L. et al. // Nature Rev. Methods Primers. 2021. V. 1. № 1.https://doi.org/10.1038/s43586-020-00005-y
  6. Kuzminykh Y., Dabirian A., Reinke M. et al. // Surf. Coat. Technol. 2013. V. 230. P. 13.https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2013.06.059
  7. Hou X., Choy K.L. // Chem. Vap. Deposition. 2006. V. 12. № 10. P. 583.https://doi.org/10.1002/cvde.200600033
  8. Jeong S.Y., Kim J.S., Lee J.H. // Adv. Mater. 2020. V. 32. № 51. P. 2002075.https://doi.org/10.1002/adma.202002075
  9. Ahmad R., Majhi S.M., Zhang X. et al. // Adv. Colloid Interface Sci. 2019. V. 270. P. 1.https://doi.org/10.1016/j.cis.2019.05.006
  10. Mokrushin A.S., Nagornov I.A., Gorban Y.M. et al. // J. Alloys Compd. 2024. V. 1009. P. 176856.https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2024.176856
  11. Mokrushin A.S., Nagornov I.A., Gorban Y.M. et al. // Ceram. Int. 2023. V. 49. № 11. Part A. P. 17600.https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2023.02.126
  12. Sinha M., Neogi S., Mahapatra R. et al. // Sens. Actuators, B: Chem. 2021. V. 336. P. 129729.https://doi.org/10.1016/j.snb.2021.129729
  13. Mokrushin A.S., Gorban Y.M., Averin A.A. et al. // Biosensors. 2023. V. 13. № 445. P. 1.https://doi.org/10.3390/bios13040445
  14. Mokrushin A.S., Gorban Y.M., Averin A.A. et al. // Ceram. Int. 2024. V. 50. № 6. P. 8777.https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2023.12.194
  15. Simonenko E.P., Nagornov I.A., Mokrushin A.S. et al. // Micromachines. 2023. V. 14. № 725. P. 1.https://doi.org/10.3390/mi14040725
  16. Woo H.S., Na C.W., Kim I.D. et al. // Nanotechnology. 2012. V. 23. № 24. P. 245501.https://doi.org/10.1088/0957-4484/23/24/245501
  17. Jayababu N., Poloju M., Reddy M.V.R. // AIP Conf. Proc. 2019. V. 2082. № March. P. 3.https://doi.org/10.1063/1.5093843
  18. Park S., Sun G.J., Jin C. et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2016. V. 8. № 4. P. 2805.https://doi.org/10.1021/acsami.5b11485
  19. Najafi V., Zolghadr S., Kimiagar S. // Optik. 2019. V. 182. P. 249.https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2019.01.015
  20. Wang T. yang, Li Y. yuan, Li T. tian et al. // Solid State Ionics. 2018. V. 326. P. 173.https://doi.org/10.1016/j.ssi.2018.10.006
  21. Kamalianfar A., Naseri M.G., Jahromi S.P. // Chem. Phys. Lett. 2019. V. 732. P. 136648.https://doi.org/10.1016/j.cplett.2019.136648
  22. Selvaraj B., Karnam J.B., Rayappan J.B.B. // Ceram. Int. 2023. V. 49. № 23. P. 37106.https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2023.08.308
  23. Al-Hardan N.H., Abdullah M.J., Aziz A.A. // Appl. Surf. Sci. 2013. V. 270. P. 480.https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2013.01.064
  24. Abdul Kareem S.M., Suhail M.H., Adehmash I.K. // Iraqi J. Sci. 2021. V. 62. № 7. P. 2176.https://doi.org/10.24996/ijs.2021.62.7.7
  25. Vallejos S., Pizúrová N., Gràcia I. et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2016. V. 8. № 48. P. 33335.https://doi.org/10.1021/acsami.6b12992
  26. Roy A., Sood A.K. // Pramana: J. Phys. 1995. V. 44. № 3. P. 201.https://doi.org/10.1007/BF02848471
  27. Šćepanović M., Grujić-Brojčin M., Vojisavljević K. et al. // J. Raman Spectroscopy. 2010. V. 41. № 9. P. 914.https://doi.org/10.1002/jrs.2546
  28. Gomes A.S.O., Yaghini N., Martinelli A. et al. // J. Raman Spectroscopy. 2017. V. 48. № 10. P. 1256.https://doi.org/10.1002/jrs.5198
  29. Chen M., Wang Z., Han D. et al. // J. Phys. Chem. C. 2011. V. 115. № 26. P. 12763.https://doi.org/10.1021/jp201816d

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Данные термического анализа. ДСК/ТГА-термограммы ацетилацетоната цинка в потоке воздуха при 20–1000°С (а); аргона при 20–500°С (б); ацетилацетоната хрома в потоке воздуха при 20–1000°С (в); аргона при 20–500°С (г).

Скачать (443KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Рентгенограммы пленок нанокомпозитов ZnO/Cr₂O₃ на стеклянных подложках.

Скачать (213KB)
Метаданные
4. Рис. 3. КР-спектры пленок на подложках из Al₂O₃ нанокомпозитов ZnO/Cr₂O₃ (а) и индивидуального Cr₂O₃ (б).

Скачать (328KB)
Метаданные
5. Рис. 4. СЭМ-микрофотографии пленок на подложках из Al₂O₃ нанокомпозитов ZnO/Cr₂O₃ (а–в) и индивидуального Cr₂O₃ (г–е).

Скачать (1MB)
Метаданные
6. Рис. 5. Диаграммы селективности пленок нанокомпозитов ZnO/Cr₂O₃ при 150–250°С к различным газам (10 м.д. NH₃, C₆H₆, C₃H₆O, C₂H₅OH, NO₂ и 1000 м.д. H₂, CH₄): а – Z1Cr, б – Z2Cr, в – Z5Cr.

Скачать (464KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Отклики на 4–100 м.д. ацетона (а); зависимость величины отклика от концентрации ацетона (б); воспроизводимость сигнала при детектировании 20 м.д. пленок нанокомпозитов ZnO/Cr₂O₃ при 200°С (в).

Скачать (808KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025