Studium plynových senzorů Pt-SnOx

Abstract

1 je vhodným materiálom pre tenkovrstvové plynové senzory. Dopovaním takejto vrstvy platinou by sa mala zvýšiť jeho citlivosť. Predkladaná diplomová práca sa zaoberá optimalizáciou prípravy plynocitlivých vrstiev na báze resp. s hrúbkou pod . Dôraz je kladený na komplexnú fyzikálno-chemickú analýzu vzniknutých vrstiev a premeranie ich senzorických vlastností pre vodík. Vrstvy boli deponované metódou rádiofrekvenčného magnetrónového naprašovania z keramického terča a kovového terča a následne skúmané metódami XPS, AFM, SEM a XRD. Ukazuje sa, že platina sa vo vrstve nachádza v kovovom, ako aj zmesnom stave . Pri žíhaní, ktoré je nutné pre správne fungovanie senzora, sa chemický stav platiny menil. Po žíhaní pri sa zvýšilo množstvo zmesnej zložky a pri teplote sa platina nachádzala výhradne v oxidovanom stave. Senzorické vlastnosti vrstiev sa študovali na 2 typoch čipových platforiem (sklenených s chrómovými kontaktmi a safírových s platinovými kontaktmi). Napriek očakávaniam sa platinou dopované vrstvy javili menej citlivé, čo si vysvetľujeme tým, že platina sa vo vrstvách nachádzala v inom, ako kovovom stave. Oba typy vrstiev boli citlivejšie pri použití safírových substrátov, čo pravdepodobne súvisí so skutočnosťou, že vrstva na tejto platforme vykazovala kryštalickú štruktúru a kontakty boli z kovovej platiny.

1 is a suitable material for thin-film gas sensors. Higher sensitivity could be achieved by platinum dopping of the layer. This work focuses on the optimalization of and thin film preparation by radio-frequency magnetron sputtering method. Subsequent analysis by means of XPS, AFM, SEM and XRD was carried out to determine physicochemical attributes of resulting layers. It appears that after the deposition, platinum within the layer is present in the metalic , as well as in the mixed chemical state. After the annealing process mixed state dominates over metalic state and after additional annealing platinum is present solely in oxidized form. Sensory response of layers for presence of hydrogen were examined on two different chip platforms (glass with chromium contacts and sapphire with platinum contacts). Contrary to expectations, the platinum dopped layers performed worse in comparison to the pure tin dioxide layers. This could be explained by the fact, that after annealing platinum within the layer was present mainly in the non-metalic form. Both and layers were more sensitive on sapphire platform, which could be associated with the crystal structure formed on its surface or with presence of metalic contacts.