Логин:
Пароль:

Работа №1723
Название работы
Исследование свойств полупроводниковых газовых сенсоров на основе нанокристаллических тонких пленок оксидов металлов с различными катализаторами (золото, палладий, платина)
Автор работы
Максимова Надежда Кузьминична
Дата начала работы Дата окончания работы
2011-05-23 2013-10-26
Аннотация
Цель работы: Исследование влияния катализаторов Au, Pt, Pd, введенных в объем и нанесенных на поверхность тонких нанокристаллических пленок диоксида олова и триоксида вольфрама, на характеристики изготовленных на их основе миниатюрных сенсоров токсичных и взрывоопасных газов. Создание и испытания прототипов полупроводниковых сенсоров нового поколения, имеющих высокие метрологические характеристики (чувствительность, селективность, стабильность), превышающие мировой уровень. Решаемые задачи: 1. Комплексные исследования микроструктуры, электрических и газочувствительных характеристик тонких (~100 нм) нанокристаллических пленок SnO2 и WO3 с добавками катализаторов (Au, Pt, Pd) в объеме и на поверхности, полученных методами магнетронного напыления и микроэлектронной технологии. 2. Изучение концентрационных и температурных зависимостей отклика сенсоров с различными катализаторами при воздействии монооксида углерода (CO), диоксида азота (NO2), сероводорода (H2S), метана (CH4) и водорода (H2). Определение физико-химических параметров адсорбции перечисленных газов на поверхности полупроводников на основе анализа экспериментальных данных в рамках развитых в НОЦ «ФЭСП» ТГУ физических моделей сенсоров. 3. Создание опытных образцов и проведение испытаний селективных сенсоров на основе нанотехнологий, элементной электронной компонентной базы
Тип НИР Источник финансирования Объем финансирования Вид работы
ФЦП 1006600 Министерство образования и науки Российской Федерации Фундаментальная
Промежуточный реферат №1
Цель работы - Исследование влияния катализаторов Au, Pt, Pd, введенных в объем и нанесенных на поверхность тонких нанокристаллических пленок диоксида олова и триоксида вольфрама, на характеристики изготовленных на их основе миниатюрных сенсоров токсичных и взрывоопасных газов. Создание и испытания прототипов полупроводниковых сенсоров нового поколения, имеющих высокие метрологические характеристики (чувствительность, селективность, стабильность), превышающие мировой уровень. Использовался анализ литературных данных, в качестве основного метода для выбора и обоснования направления научных исследований. Для выполнения работ по данному этапу использовался персональный компьютер с возможностью доступа к информационным ресурсам издательств научной литературы На первом этапе НИР выполнен анализ современного состояния исследований по физико-химическим основам работы полупроводниковых газовых сенсоров и способам создания тонких пленок диоксида олова и триоксида вольфрама с каталитическими добавками Au, Pt, Pd в объеме и на поверхности. Выбран и обоснован оптимальный вариант направления исследований по проекту. Сформулированы теоретические и экспериментальные задачи, требующие решения на различных этапах НИР.
Инвентарный номер отчета (ИК): 02201161123 Дата регистрации ИК: 2011-10-03
Промежуточный реферат №2
Цель работы - Исследование влияния катализаторов Au, Pt, Pd, введенных в объем и нанесенных на поверхность тонких нанокристаллических пленок диоксида олова и триоксида вольфрама, на характеристики изготовленных на их основе миниатюрных сенсоров токсичных и взрывоопасных газов. Создание и испытания прототипов полупроводниковых сенсоров нового поколения, имеющих высокие метрологические характеристики (чувствительность, селективность, стабильность), превышающие мировой уровень. Для теоретического моделирования физико-химических процессов на поверхности металлооксидных полупроводников при воздействии активных газов и паров воды использовались расчеты, основанные на современных представлениях о физике и химии явлений, определяющих каталитические свойства нанокристаллических тонких пленок диоксида олова и триоксида вольфрама. Для выполнения работ по данному этапу использовался персональный компьютер с возможностью доступа к информационным ресурсам издательств научной литературы. На втором этапе НИР развиты две модели проводимости тонких пленок наноструктурированных металлооксидных полупроводников. Первая (1) основана на предположении о преобладающей роли мостиков проводимости, имеющихся в тонких пленках (на примере SnO2 и WO3). Согласно второй модели (2) необходимо учитывать потенциальные барьеры на межзеренных границах. Получены аналитические выражения для описания характеристик сенсоров восстановительных и окислительных газов
Инвентарный номер отчета (ИК): 02201161124 Дата регистрации ИК: 2011-10-03
Промежуточный реферат №3
В отчете представлены результаты исследований, выполненных по 2 этапу Государственного контракта № 14.740.11.1018 "Исследование свойств полупроводниковых газовых сенсоров на основе нанокристаллических тонких пленок оксидов металлов с различными катализаторами (золото, палладий, платина)" (шифр "2011-1.2.2-131-004") от 23 мая 2011 по направлению "Проведение научных исследований научными группами под руководством кандидатов наук в следующих областях:- неорганическая и координационная химия. Аналитическая химия неорганических соединений;- органическая и элементоорганическая химия. Аналитическая химия органических соединений;- физическая химия. Электрохимия. Физические методы исследования химических соединений;- химия высокомолекулярных соединений. Нефтехимия. Катализ;- коллоидная химия и поверхностные явления;- радиохимия. Химия высоких энергий" в рамках мероприятия 1.2.2 "Проведение научных исследований научными группами под руководством кандидатов наук.", мероприятия 1.2 "Проведение научных исследований научными группами под руководством докторов наук и кандидатов наук" , направления 1 "Стимулирование закрепления молодежи в сфере науки, образования и высоких технологий." федеральной целевой программы "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009-2013 годы. Цель работы - Исследование влияния катализаторов Au, Pt, Pd, введенных в объем и нанесенных на поверхность тонких нанокристаллических пленок диоксида олова и триоксида вольфрама, на характеристики изготовленных на их основе миниатюрных сенсоров токсичных и взрывоопасных газов. Создание и испытания прототипов полупроводниковых сенсоров нового поколения, имеющих высокие метрологические характеристики (чувствительность, селективность, стабильность), превышающие мировой уровень. Для формирования сенсоров использовали метод магнетронного напыления на постоянном токе, ряд операций фотолитографии, термокомпресиию и точечную сварку выводов, сборку в корпуса ТО-8. Толщину и микроморфологию пленок контролировали методом атомно-силовой микроскопии. Измеряли проводимость сенсоров в зависимости от рабочей температуры и концентрации ряда газов. Использовали магнетрон Auto-500 (Edwards), оборудование гермозоны, разработанные и изготовленные в ТГУ измерительные камеры и автоматизированные стенды. На третьем этапе НИР созданы сенсоры на основе тонких пленок SnO2 с добавками Pt, Pd в объеме и на поверхности, исследована их микроструктура, изучены характеристики сенсоров при воздействии ряда восстановительных газов: CO, H2, CH4, H2S. Анализ экспериментальных данных с использованием полученных на втором этапе настоящей НИР аналитических выражений позволил определить физические модели и механизмы проводимости пленок разного состава при воздействии вышеперечисленных газов.
Инвентарный номер отчета (ИК): 02201259828 Дата регистрации ИК: 2012-07-13
Промежуточный реферат №4
В отчете представлены результаты исследований, выполненных по 4 этапу Государственного контракта № 14.740.11.1018 "Исследование свойств полупроводниковых газовых сенсоров на основе нанокристаллических тонких пленок оксидов металлов с различными катализаторами (золото, палладий, платина)" (шифр "2011-1.2.2-131-004") от 23 мая 2011 по направлению "Проведение научных исследований научными группами под руководством кандидатов наук в следующих областях:- неорганическая и координационная химия. Аналитическая химия неорганических соединений;- органическая и элементоорганическая химия. Аналитическая химия органических соединений;- физическая химия. Электрохимия. Физические методы исследования химических соединений;- химия высокомолекулярных соединений. Нефтехимия. Катализ;- коллоидная химия и поверхностные явления;- радиохимия. Химия высоких энергий" в рамках мероприятия 1.2.2 "Проведение научных исследований научными группами под руководством кандидатов наук.", мероприятия 1.2 "Проведение научных исследований научными группами под руководством докторов наук и кандидатов наук" , направления 1 "Стимулирование закрепления молодежи в сфере науки, образования и высоких технологий." федеральной целевой программы "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009-2013 годы. Цель работы - Исследование влияния катализаторов Au, Pt, Pd, введенных в объем и нанесенных на поверхность тонких нанокристаллических пленок диоксида олова и триоксида вольфрама, на характеристики изготовленных на их основе миниатюрных сенсоров токсичных и взрывоопасных газов. Создание и испытания прототипов полупроводниковых сенсоров нового поколения, имеющих высокие метрологические характеристики (чувствительность, селективность, стабильность), превышающие мировой уровень. Для формирования сенсоров использовали метод магнетронного напыления на постоянном токе, ряд операций фотолитографии, термокомпресиию и точечную сварку выводов, сборку в корпуса ТО-8. Толщину и микроморфологию пленок контролировали методом атомно-силовой микроскопии. Измеряли проводимость сенсоров в зависимости от рабочей температуры и концентрации ряда газов Использовали магнетрон AVTO 500 (Edwards), оборудование гермозоны, разработанные и изготовленные в ТГУ измерительные камеры и автоматизированные стенды на основе вычислительного комплекса PC “Pentium-V” На 4 этапе НИР оптимизирована технология изготовления тонких пленок диоксида олова, модифицированного добавкой золота в объеме и нанесенными дисперсными слоями Au и Pt/Pd на поверхности, созданы сенсоры на их основе. Анализ результатов комплексных исследований микроструктуры пленок, электрических и газочувствительных характеристик сенсоров при воздействии H2, H2S, NO2 с использованием полученных на втором этапе настоящей НИР аналитических выражений позволил определить физические модели и механизмы проводимости пленок разного состава при воздействии вышеперечисленных газов. Проведены патентные исследования.ОТЧЕТ О ПАТЕНТНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ (стр.27-154)
Инвентарный номер отчета (ИК): 02201261682 Дата регистрации ИК: 2012-09-28
Промежуточный реферат №5
В отчете представлены результаты исследований, выполненных по 5 этапу Государственного контракта № 14.740.11.1018 "Исследование свойств полупроводниковых газовых сенсоров на основе нанокристаллических тонких пленок оксидов металлов с различными катализаторами (золото, палладий, платина)" (шифр "2011-1.2.2-131-004") от 23 мая 2011 по направлению "Проведение научных исследований научными группами под руководством кандидатов наук в следующих областях:- неорганическая и координационная химия. Аналитическая химия неорганических соединений;- органическая и элементоорганическая химия. Аналитическая химия органических соединений;- физическая химия. Электрохимия. Физические методы исследования химических соединений;- химия высокомолекулярных соединений. Нефтехимия. Катализ;- коллоидная химия и поверхностные явления;- радиохимия. Химия высоких энергий" в рамках мероприятия 1.2.2 "Проведение научных исследований научными группами под руководством кандидатов наук.", мероприятия 1.2 "Проведение научных исследований научными группами под руководством докторов наук и кандидатов наук" , направления 1 "Стимулирование закрепления молодежи в сфере науки, образования и высоких технологий." федеральной целевой программы "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009-2013 годы. Цель работы - Исследование влияния катализаторов Au, Pt, Pd, введенных в объем и нанесенных на поверхность тонких нанокристаллических пленок диоксида олова и триоксида вольфрама, на характеристики изготовленных на их основе миниатюрных сенсоров токсичных и взрывоопасных газов. Создание и испытания прототипов полупроводниковых сенсоров нового поколения, имеющих высокие метрологические характеристики (чувствительность, селективность, стабильность), превышающие мировой уровень. Для формирования сенсоров использовали метод магнетронного напыления на постоянном токе, ряд операций фотолитографии, термокомпресиию и точечную сварку выводов, сборку в корпуса ТО-8. Толщину и микроморфологию пленок контролировали методом атомно-силовой микроскопии. Измеряли проводимость сенсоров в зависимости от рабочей температуры и концентрации ряда газов Использовали магнетрон AVTO 500 (Edwards), оборудование гермозоны, разработанные и изготовленные в ТГУ измерительные камеры и автоматизированные стенды на основе вычислительного комплекса PC “Pentium-V” На 5 этапе НИР оптимизирована технология изготовления тонких пленок триоксида вольфрама, модифицированного добавкой золота в объеме и нанесенными дисперсными слоями Au. На их основе созданы сенсоры с высокой чувствительностью к следовым концентрациям диоксида азота. Электрические и газочувствительные свойства сенсоров можно объяснить, используя физическую модель, предполагающую наличие мостиков проводимости между микрокристаллами WO3. Анализ температурных зависимостей приращения проводимости и постоянной времени адсорбции диоксида азота позволил впервые оценить значения теплоты адсорбции ΔЕN, а также энергий активации процессов адсорбции EaN и десорбции EdN ионов NO .
Инвентарный номер отчета (ИК): 02201360578 Дата регистрации ИК: 2013-08-07
Заключительный реферат
Цель работы - Исследование влияния катализаторов Au, Pt, Pd, введенных в объем и нанесенных на поверхность тонких нанокристаллических пленок диоксида олова и триоксида вольфрама, на характеристики изготовленных на их основе миниатюрных сенсоров токсичных и взрывоопасных газов. Создание и испытания прототипов полупроводниковых сенсоров нового поколения, имеющих высокие метрологические характеристики (чувствительность, селективность, стабильность), превышающие мировой уровень. Для формирования сенсоров использовали метод магнетронного напыления на постоянном токе, ряд операций фотолитографии, термокомпресиию и точечную сварку выводов, сборку в корпуса ТО-8. Толщину и микроморфологию пленок контролировали методом атомно-силовой микроскопии. Измеряли проводимость сенсоров в зависимости от рабочей температуры и концентрации ряда газов. На 6 этапе НИР проведены обобщение и оценка результатов исследований. Построена общая физико-химическая модель сенсоров. Выработаны предложения по применению пленок различного состава в качестве селективных сенсоров восстановительных (H2, CO, H2S, CH4) и окислительных (NO2) газов. Созданы прототипы сенсоров, проведены испытания их параметров. Выполнены оценка эффективности полученных результатов, анализ полноты решения поставленных задач и достижения поставленных целей.
Инвентарный номер отчета (ИК): 02201362543 Дата регистрации ИК: 2013-10-25
Заказчик
Министерство образования и науки Российской Федерации, ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы» Мероприятие 1.2.2. Проведение научных исследований научными группами под руководством кандидатов наук 2011-1.2.2-131-004 «Проведение научных исследований научными группами под руководством кандидатов наук в следующих областях: - неорганическая и координационная химия. Аналитическая химия неорганических соединений; - органическая и элементоорганическая химия. Аналитическая химия органических соединений; - физическая химия. Электрохимия. Физические методы исследования химических соединений; - химия высокомолекулярных соединений. Нефтехимия. Катализ; - коллоидная химия и поверхностные явления; - радиохимия. Химия высоких энергий», шифр темы 2011-1.2.2-131-004-066 , ГК № 14.740.11.1018 от 23.05.2011
ГРНТИ УДК Инвентарный номер Госшифр Госконтракт Договор
29.19.16 ( ФИЗИКА. Физика твердых тел. Физика тонких пленок. Поверхности и границы раздела. )
31.15.30 ( ХИМИЯ. Физическая химия. Радиационная химия. Плазмохимия. )
47.33.29 ( ЭЛЕКТРОНИКА. РАДИОТЕХНИКА. Твердотельные приборы. Дискретные полупроводниковые приборы. )
538.97; 539.216.2; 539.23; 544.54; 621.382.037.37; 573759 14.740.11.1018
Ключевые слова
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ГАЗОВЫЕ СЕНСОРЫ, ОКСИДЫ МЕТАЛЛОВ, КАТАЛИЗАТОРЫ (ЗОЛОТО, ПАЛЛАДИЙ, ПЛАТИНА), НАНОКРИСТАЛЛИЧЕКИЕ ТОНКИЕ ПЛЕНКИ
Предполагаемый результат работы
Отчет
Организации соисполнители
Государственный учет результатов НИОКР в БД РНТД Минобрнауки РФ
Получить полный доступ
Основание к регистрации темы (электронный вариант)
Только для служебного пользования
   
2007 © ОНТИ НУ ТГУ
E-mail: onti@sun.lib.tsu.ru
Тел: 52-76-99