Введение
ГЛАВА 1. Физико-химические особенности получения иерархических материалов для газовых сенсоров методом золь-гель технологии (обзор) 12
1.1 Получение единичных наноэлементов и систем на их основе методом золь-гель технологии 13
1.2 Кинетика коагуляции в золь-гель системах 20
1.3 Хеморезистивные газовые сенсоры (модели и недостатки) 33
1.4 Выводы по главе 1 37
ГЛАВА 2. Моделирование и экспериментальная проверка закономерностей возникновения и эволюции одиночных нанообъектов 39
2.1 Исследование химических процессов созревания золей оксида цинка на ранних этапах 39
2.2 Разработка модели возникновения и эволюции одиночных нанообъектов 42
2.3 Экспериментальная проверка закономерностей возникновения и эволюции одиночных нанообъектов 47
2.4 Получение новых наноструктурированных объектов с субнаноразрешением, обусловленным процессами самосборки и самоорганизации с молекулярного уровня 55
2.5 Выводы по главе 2 57
Глава 3. Разработка принципов формирования наносистем на базе возникающих или предварительно сформированных нанообъектов 59
3.1 Методика приготовления экспериментальных образцов 59
3.2 Исследование процессов спинодального распада золей на поздних этапах 61
3.3 Исследование процессов созревания золей в условиях их охлаждения до температуры жидкого азота 70
3.4 Процессы, происходящие при сушке и отжиге пленок, полученных из золей 78
3.5 Исследование структурных свойств пленок методами атомно-силовой и растровой электронной микроскопии 79
3.6 Исследование количественного состава плёнок методом энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии 83
3.7 Исследование фазового состава плёнок ZnO-Me 86
3.8 Влияние толщины пленок, определяемой числом погружений в золь, на поверхностную фрактальную размерность пленок 89
3.9 Исследование влияния способа иерархической сборки и наноструктурирования на порог обнаружения газовых сенсоров 94
3.10 Выводы по главе 3 105
ГЛАВА 4. Практическая реализация разработанных приемов в виде макетных устройств микро- и наноэлектроники, гибкой электроники, наносистемной техники 107
4.1 Разработка сенсорных элементов датчиков этанола на основе термовольтаического эффекта в оксиде цинка 107
4.1.1 Моделирование процессов хемосорбции этанола на пленках оксида цинка 107
4.1.2 Фазовый переход «металл-диэлектрик» в оксиде цинка, легированном примесями с переменной валентностью (на примере систем ZnO-Fe, ZnO-Cu). Возникновение термовольтаического в гомопереходах ZnO/ZnO-Fe, ZnO/ZnO-Cu 115
4.1.3 Механизм возникновения электродвижущей силы при нагреве гомопереходов ZnO/ZnO-Me без внешнего градиента температур 124
4.1.4 Исследование температурной зависимости электродвижущей силы, возникающей в гомопереходах ZnO/ZnO-Me в воздушной атмосфере 128
4.1.5 Исследование температурной зависимости электродвижущей силы, возникающей в гомопереходах ZnO/ZnO-Me в атмосфере газа-восстановителя 132
4.1.6 Исследование зависимости электродвижущей силы от концентрации паров этанола 135
4.1.7 Исследование зависимости газочувствительности от концентрации паров этанола 137
4.1.8 Исследование зависимости газочувствительности от температуры 1 4.2 Разработка низкотемпературных синтезов полупроводниковых наночастиц среди расплава 142
4.3 Разработки линии «вакуумные сенсоры». 145
4.4 Исследование фотодеградации фармацевтических препаратов на наноструктурированных пленках оксида цинка 146
4.5 Исследование чувствительности сенсорных элементов на основе термовольтаического эффекта в оксиде цинка к бактериям P. putida 152
4.6 Выводы по главе 4 159
Заключение 161
Список литературы 165
