CC BY
7А. Л. Гусев*, И. В. Золотухин, Ю.Е. Калинин, А.В. Ситников, О.В. Стогней
Воронежский государственный технический университет 394026, г. Воронеж, Московский пр. 14.
E-mail: kalinin@ns1.vstu.ac.ru * Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики (ВНИИЭФ), г. Саров, Россия, E-mail: gusev@sar.ru
A.L. Gusev*, I.V. Zolotukhin,Yu.Ye. Kalinin, A.V. Sitnikov, O.V. Stognei
Voronezh State Technical University 394026, Voronezh, Moscovsky pr. 14, E-mail: kalinin@nsl.vstu.ac.ru
НАНОГРАНУЛИРОВАННЫЕ СТРУКТУРЫ КАК СЕНСОРЫ ВОДОРОДА И ДРУГИХ ГАЗОВ
NANOGRANULATED STRUCTURES AS SENSORS OF HYDROGEN AND OTHER GASES
В последние годы в качестве сенсоров различных газов используют поликристаллические пленки окислов металлов (2п0, 8п0 и др.), обладающих полупроводниковыми свойствами и изменяющими удельное электрическое сопротивление в зависимости от концентрации контролируемого компонента. В работе предлагается в качестве чувствительного элемента датчика газа использовать тонкие пленки наногранулированных композитов металл-диэлектрик, структура и свойства которых были изучены.
Образцы (Со41Ре39В20)х(Й0п)100-х, где х = 20, 30, 36, 43.5, 46, 59 а! %, 1.3< п <1.9 были получены ионно-лучевым распылением составных мишеней (СоБеВ+8Ю2) в атмосфере аргона. По данным электронно-микроскопического анализа все полученные материалы представляли собой гранулированные композиты, в которых аморфные гранулы ферромагнитного материала Со41Бе39В20 случайно распределены в аморфной матрице 8Юп. Размер гранул уменьшается от 7-8 нм до 2-3 нм при снижении содержания металлической фазы от 59 до 20 ат %.
Исследование электропроводности композитов в температурном интервале 77 - 300 К показало, что проводимость в этих материалах в существенной степени зависит от объемной доли металлических гранул и условий получения (температура подложки, давление остаточных газов и др.). Введение в рабочую камеру азота и кислорода в процессе напыления приводит к увеличению удельного электрического сопротивления композитов. Проводимость в исследуемых структурах за порогом протекания может осуществляться как за счет прыжков электронов по локализованным состояниями (модель Мотта), так и за счет туннелирования электронов непосредственно между гранулами. Тип доминирующего механизма, реализующегося в конкретном композите, определяется концентрацией металлической фазы (прыжковый механизм доминирует в материалах с более высокой долей металла, туннельный - при увеличении доли диэлектрика).
В гранулированных композитах (Со41Ре39В20)х(8Юп)100_х обнаружено гигантское магнитосопротивление (ГМС). Максимальное значение ГМС, достигающее 4,8 % при комнатной температуре и поле 11 кЭ, наблюдается в сплаве (Со41Ре39В20)43.5(8Юп)56.5. Увеличение, равно как и уменьшение, концентрации металлической фазы приводит к снижению значений ГМС. Наличие ГМС связывается со спин-зависимым туннелированием электронов между магнитными гранулами.
Исследуемые свойства наногранулированных структур очень чувствительны к адсорбции кислорода, азота и водорода и вполне могут служить в качестве тонкопленочных сенсоров.
fir$- International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology Copyright©2000 by STC "TATA" July 2000, Vol. 1 191
