Введение
Глава 1. Электрофизические свойства и механизмы газовой чувствительности пленок диоксида олова и нанокомпозитов на их основе 15
1.1 Физические свойства и зонная структура диоксида олова 16
1.1.1 Структура кристаллической решетки и физические свойства диоксида олова 16
1.1.2 Зонная структура диоксида олова 20
1.2 Механизмы электропроводности пленок диоксида олова 23
1.2.1 Электронный спектр энергий на поверхности металлооксидных полупроводников 23
1.2.2 Существующие модели токопереноса и газовой чувствительности 31
1.3 Механизмы газовой чувствительности 40
1.4. Влияние микроструктуры пленок на их газовую чувствительность 49
1.5. Влияние примесей металлов на газочувствительные свойства пленок диоксида олова 53
Заключение к первой главе 63
Глава 2. Методы изготовления сенсорных слоев и нанокомпозитов и исследования их структуры 66
2.1. Подготовка подложек 66
2.2. Методы получения слоев диоксида олова 67
2.2.1 Метод дегидратации водных растворов солей олова 67
2.2.2 Метод реактивного магнетронного распыления металлического олова 70
2.2.3 Метод реактивного ионно-лучевого распыления 74
2.3. Методики легирования пленок диоксида олова различными примесями 76
2.3.1 Легирование пленок диоксида олова примесью сурьмы 76
2.3.2 Легирование пленок диоксида олова примесями металлов 78
2.4 Изготовление металлооксидных нанокомпозитов 79
2.5 Измерение толщины пленок Sn02 81
2.6 Методы исследования структуры металлооксидных нанокомпозитов 82
2.6.1 Рентгеновская дифракция 82
2.6.2 Рентгеновский микроанализ 84
2.6.3 Электронная оже-спектроскопия 85
2.6.4 Масс-спектрометрия вторичных нейтральных частиц 87
2.6.5 Методы электронной микроскопии 89
2.6.6 Атомная силовая микроскопия 93
2.7 Методы определения физических параметров металлооксидных нанокомпозитов 94
2.7.1 Измерение оптических параметров пленок Sn02 94
2.7.2 Методы измерения электрических параметров пленок SnC>2 97
2.7.3 Электрические параметры пленок Sn02, измеренные с помощью эффекта Холла 99
2.7.4 Методика измерения газовой чувствительности пленок Sn02 101
2.8 Обработка поверхности пленок диоксида олова 103
2.8.1 Изотермический отжиг 103
2.8.2 Импульсный лазерный и фотонный отжиги 107
2.8.3 Плазмохимическое травление пленок SnC>2 108 Выводы ко второй главе 109
Глава 3. Формирование нанокристаллическои структуры пленок диоксида олова термическими методами, их электрофизические и оптические свойства 111
3.1 Влияние изотермического отжига на физические и газочувствительные свойства пленок S11O2 112
3.2 Влияние импульсной лазерной обработки на физические свойства пленок диоксида олова 142
3.3 Влияние импульсного некогерентного светового отжига на физические свойства пленок БпОг 155
3.4 Фрактальный анализ разупорядоченных пленок диоксида олова после термообработки 164
Выводы к третьей главе 171
Глава 4. Изменение адсорбционных свойств пленок диоксида олова легированием примесями переходных металлов и модификацией рельефа поверхности 173
4.1. Влияние термообработки на структуру легированных пленок Sn02 174
4.2. Температурные зависимости электрофизических характеристик пленок БпОг, легированных Pt и Pd 178
4.3. Механизмы газовой чувствительности пленок БпОг, легированных платиной и палладием 184
4.4 Изменение адсорбционных свойств пленок Sn02 модификацией рельефа поверхности 194
4.4.1 Микроструктура и электрофизические свойства пленки Sn02 с проводимостью, модулированной размером зерна 194
4.4.2 Особенности адсорбции газов при изменении состояния поверхности пленки БпОг и
природы детектируемого газа 208
Выводы к четвертой главе 216
Глава 5. Многокомпонентные нанокомпозиты на основе диоксида олова 218
5.1 Способы изготовления нанокомпозитов на основе Sn02 218
5.2 Элементный состав нанокомпозитов на основе Sn02 222
5.3 Морфология поверхности нанокомпозитов на основе Sn02 231
5.4 Электрофизические свойства нанокомпозитов на основе диоксида олова 243
5.4.1 Электросопротивление пленок нанокомпозитов в зависимости от состава и температуры 243
5.4.2 Влияние состава нанокомпозитов и их температуры на концентрацию и подвижность
свободных носителей заряда 247
5.5 Газовая чувствительность нанокомпозитов на основе диоксида олова 252
Выводы к пятой главе 271
Заключение 273
Основные результаты и выводы 275
Список используемой литературы
