Исследование газочувствительности тонких пленок оксида олова и возможности их применения для распознавания газов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.10, кандидат физико-математических наук Сысоев, Виктор Владимирович

• Сысоев, Виктор Владимирович
• кандидат физико-математических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Сысоев, Виктор Владимирович

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Влияние сорбции газов на электрические свойства металлоокисных слоев и методы обработки сигналов мультисенсорных систем

1.1. Хеморезистивный эффект

1.2. Влияние геометрии слоев и их микроструктуры на токоперенос

1.3. Влияние легирующих добавок на проводимость и

газочувствительность

1.4. Методы обработки сигналов датчиков газа, используемые в

мультисенсорных системах

Выводы к Главе 1

Глава 2. Влияние условий получения на электрофизические свойства тонких пленок оксида олова, полученных методом реактивного магнетронного распыления

2.1. Методика эксперимента и образцы

2.2. Влияние условий получения на микроструктуру и

электрофизические свойства пленок

2.3. Влияние уровня легирования и размеров зерна на

газочувствительность пленок

Вывод к Главе 2

Глава З.Модель газочувствительности тонкой пленки

3.1. Влияние парциального давления кислорода на проводимость тонкой пленки оксида олова

3.2. Проводимость тонкой пленки оксида олова на воздухе в присутствии

газа-восстановителя

Выводы к Главе 3

Глава 4. Влияние состава окружающей среды на электрофизические

свойства тонкопленочных структур

4.1. Температурная зависимость проводимости пленок

4.2. Влияние концентрации примеси газов-восстановителей в воздухе на проводимость пленок

4.3. Влияние неоднородности газовой среды на отклик тонкопленочного

сенсора

Выводы к Главе 4

Глава 5. Отклик группы тонкопленочных датчиков на воздействие различных газовых проб

5.1. Методика измерений и экспериментальная установка

5.2. Газочувствительность тонкопленочных датчиков, сформированных в одном технологическом процессе

5.3. Отклик мультисенсорной системы на воздействие различных газов

Выводы к Главе 5

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

с

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование газочувствительности тонких пленок оксида олова и возможности их применения для распознавания газов»

ВВЕДЕНИЕ

Разработка и исследование полупроводниковых материалов с целью создания датчиков химических величин вызывает большой интерес. Наиболее значительные достижения в этой области получены применением чувствительных элементов на основе спеченных слоев и керамик, в частности из оксидов металлов [1-28]. Однако, последнее время центр тяжести исследований смещается к тонкопленочным структурам. Тонкие пленки являются объектом, который отличается во многих отношениях от керамических образцов. Современные технологии позволяют обеспечить получение тонкопленочных структур с хорошо сформированными зернами и контролируемым содержанием собственных дефектов. Это обстоятельство является основной причиной различия процессов, отвечающих за газочувствительность, в керамических (толстопленочных) и тонкопленочных образцах. Причем именно в тонких пленках следует ожидать наибольшего влияния адсорбции молекул газов на проводимость слоев, а следовательно, в них реализуются наиболее благоприятные условия для проявления хеморезистивного эффекта.

С другой стороны, слабая селективность полупроводниковых газочувствительных структур ограничивает возможность их применения в устройствах распознавания газов. Одним из путей решения задачи распознавания газов является создание мультисенсорных систем, работающих по аналогии с обонятельной системой млекопитающих [29] (часто называемых как системы типа "электронный нос» [30-34]). Анализ литературы позволяет отметить, что если ранние работы в этой области проводились с помощью датчиков различного типа, то в настоящее время наметилась тенденция к построению систем на основе сенсоров одного типа, приготовленных по единой технологии. Исследования особенностей физических процессов в тонких газочувствительных пленках с вариациями внутренних параметров для

выяснения перспектив их применения в системах распознавания газов до сих пор не предпринимались. Такие исследования являются весьма актуальными.

Вышесказанное определило цель диссертационной работы и формулировку ее основных задач. Цель работы:

Экспериментальное и теоретическое исследование влияния параметров тонких пленок оксида олова на их электрофизические свойства и чувствительность к изменению состава окружающей среды, а также выяснение возможности распознавания сорта газа с помощью сенсорных структур на основе этих пленок.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

• Экспериментальное изучение влияния условий формирования тонких пленок оксида олова на их электрофизические свойства.

• Разработка модели газочувствительности тонкой полупроводниковой пленки.

• Экспериментальное исследование хеморезистивного эффекта в пленках ЭпОг.

• Экспериментальное исследование влияния различных газов на мультисенсорную систему составленную из структур с варьируемыми внутренними параметрами пленки.

• Математическая обработка сигналов мультисенсорной системы методом корреляционного анализа.

Научная новизна.

Впервые предложен анализ чувствительности тонких металлоокисных пленок к газам различного типа (окислители и восстановители) в приближении плоских зон, позволивший связать величину газочувствительности с параметрами пленки. Показано, что газочувствительные свойства пленки

определяются уровнем ее легирования, толщиной и видом анализируемого газа.

Экспериментально установлено существование максимума на зависимости газочувствительности тонкой пленки оксида олова от толщины и уровня легирования, положение которого определяется сортом газа.

Практическая значимость

Показана возможность использования датчиков на основе тонких пленок 8п02 для измерения парциального давления кислорода в установках реактивного распыления, работающих на смесях аргона с кислородом.

Показана эффективность управления "качеством" воздуха в помещении с помощью анализа флуктуаций сигнала тонкопленочного датчика.

Изготовлен макет мультисенсорной системы на основе набора тонкопленочных структур, полученных групповым методом. Система позволяет отличить пары ацетона от аммиака в широком диапазоне концентраций.

Апробация работы и основные публикации

Результаты работы докладывались на Международной конференции "Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления (Датчик-93)" (Гурзуф, 1993 г.), на 1-й Поволжской научно-технической конференции "Научно-исследовательские разработки и высокие технологии двойного применения" (Самара, 1995 г.), на Международной конференции "Научно-практические аспекты управления качеством воздуха" ("Воздух-95"). (С.-Петербург, 1995 г.), на научно-технической конференции "Проблемы экологической безопасности Нижнего Поволжья в связи с разработкой и эксплуатацией нефтегазовых месторождений с высоким содержанием сероводорода" (Саратов, 1996 г.), на IX международной конференции "Еигоапа1уз18 IX" (Болонья, 1996 г.), на Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы электронного приборостроения" (Саратов, 1996 г.), на научных семинарах кафедры общей

физики СГТУ и кафедры физики полупроводников СГУ. По результатам исследований опубликованы работы [129*,139*,140*,142*-152*,157*].

Положения выносимые на защиту.

1. Модель газочувствительности тонких полупроводниковых пленок, построенная в приближении плоских зон и учитывающая энергетическое положение локальных поверхностных состояний, образованных адсорбированными атомами различных газов, позволяет описать зависимость проводимости полупроводника от давления газов акцепторного и донорного действия.

2. На экспериментальных зависимостях газочувствительности структур на основе тонкой пленки 8п02:Си от ее толщины и уровня легирования существует максимум, положение которого определяется как указанными параметрами пленки, так и сортом адсорбированного газа.

3. Корреляционный анализ отклика мультисенсорной системы, составленной из тонкопленочных чувствительных структур на основе слоев 8п02:Си, приготовленных в одном процессе методом ВЧ - реактивного магнетронного распыления, благодаря существованию разброса параметров позволяет различить присутствие в окружающем воздухе посторонних газов, в частности, отличить воздействие на чувствительный слой примеси паров ацетона от воздействия примеси аммиака.

Структура и объем работы.

Работа состоит из Введения, 5 глав, Заключения, списка литературы и Приложения, содержит 71 рисунок, 2 таблицы. Список литературы содержит 157 наименований. Общий объем работы - 156 страниц.

Работа построена следующим образом. Сначала проведен обзор литературы. Затем изложены результаты экспериментального исследования влияния условий получения на электрофизические свойства тонких пленок оксида олова. Потом теоретически рассмотрена проводимость газочувствительной полупроводниковой пленки в приближении плоских зон.

Далее представлены результаты исследования отклика отдельных сенсорных структур, сформированных на основе слоев оксида олова. Наконец, экспериментально исследован и обработан с помощью корреляционного анализа отклик мультисенсорной системы к трем газовым смесям.

Краткое содержание работы по главам.

Первая глава посвящена обзору принципов действия, материалов для изготовления хеморезисторов на основе окислов металлов и возможные методы обработки их сигналов в мультисенсорных системах. В ней дан анализ хеморезистивного эффекта в окислах металлов, влияние геометрии и микроструктуры слоев на их газочувствительность, описаны методы обработки сигналов мультисенсорных систем, а также условия, которые они накладывают на сигналы сенсоров.

Во второй главе докладываются результаты исследования влияния условий получения на электрофизические свойства слоев оксида олова. Описана методика измерения электропроводности слоев в различных газовых средах, методы характеризации слоев, экспериментальные установки, излагаются результаты исследования влияния условий получения на микроструктуру и электрофизические свойства пленок, а также, легирующей добавки и размера зерен на их газочувствительность.

Третья глава посвящена теоретическому анализу зависимости концентрации свободных носителей заряда в тонкой газочувствительной

и и гл

полупроводниковой пленке от состава окружающей среды. В главе формулируется модель газочувствительности тонкой полностью обедненной пленки, проводится изучение влияния давления кислорода и совместное влияние газов восстановителя и окислителя на проводимость слоя.

Четвертая глава посвящена исследованию отклика отдельных сенсорных структур, сформированных на основе тонких пленок оксида олова, на воздействие различных газов. Приводятся температурные зависимости проводимости пленок в различных средах, исследуется влияние концентрации

газов на проводимость пленок, рассматриваются практические аспекты применения структур для изготовления газоанализаторов на их основе и, наконец, изучается время отклика сенсорной структуры к газам и влияние неоднородности газовой среды на флуктуации проводимости.

Пятая глава посвящена исследованию отклика мультисенсорной системы на воздействие разных газов. Представлена методика измерений и описан макет устройства, исследуется газочувствительность датчиков, приготовленных в одном технологическом процессе, анализируются причины наличия вариации их газочувствительных свойств, приводятся результаты исследования отклика системы к трем газовым смесям и результаты применения корреляционного анализа к сигналам сенсоров.

В Заключении формулируются основные результаты исследования.

В Приложении помещены две таблицы, составленные на основе анализа литературы, одна из которых характеризует современный уровень развития мультисенсорных систем распознавания запахов, а другая - номенклатуру материалов, используемых для разработки хеморезисторов.

9

Заключение диссертации по теме «Физика полупроводников», Сысоев, Виктор Владимирович

Выводы к Главе 5

1. Газочувствительность датчиков, приготовленных в одном процессе, имеет разброс в пределах ±60-70% от средней величины, что может быть вызвано разбросом среднего размера зерна в отдельных сенсорных структурах.

2. Обработка методом корреляционного анализа отклика мультисенсорной системы, составленной на основе группы датчиков, приготовленных в одном процессе, позволяет отличить аммиак от паров этанола и ацетона.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей работе экспериментально и теоретически исследовано влияние параметров тонких пленок оксида олова на их электрофизические свойства и чувствительность к изменению состава окружающей среды, а также выяснение возможности распознавания сорта газа с помощью сенсорных структур на основе этих пленок. Основные результаты работы заключаются в следующем.

1. Экспериментально изучено влияние условий формирования тонких пленок оксида олова на их электрофизические свойства и показано, что величина газочувствительности пленок, осажденных методом ВЧ-магнетронного распыления, изменяется при изменении содержания кислорода в камере, длительности последующей термообработки в атмосфере кислорода и содержании примеси меди в мишени. ^ТГодбором этих величин можно добиться максимальной чувствительности слоя к выбранному газу. Впервые обнаружено наличие максимума На зависимостях чувствительности от толщины и уровня легирования пленки, причем положение максимума зависело в числе прочих от сорта газа.

2. Разработана модель изменения концентрации свободных носителей в полупроводниковом слое п-типа при его экспозиции к различным газовым средам (газ-окислитель, восстановитель) в приближении плоских зон, позволившая связать величину газочувствительности с параметрами (толщиной и уровнем легирования) пленки. Показано, что газочувствительные свойства пленки определяются разностью между положением уровня Ферми в объеме пленки и глубиной залегания локальных уровней, образованных адатомами.

3. Экспериментально изучен хеморезистивный эффект в тонких пленках 8п02:Си. Установлено, что в диапазоне температур 300-400 °С исследованные слои имеют чувствительность к примесям широкого спектра газов в воздухе (N0 х, Н28, СО, С2Н5ОН, (СН3)2СО). Изготовлены различные конструкции тонкопленочных датчиков газа. Предложен метод управления "качеством" воздуха в помещении, оснащенном механической системой приточно-вытяжной вентиляции, с помощью анализа флуктуаций сигнала полупроводникового датчика газа.

4. Показано, что, газочувствительность датчиков, приготовленных даже в одном процессе, имеет достаточно широкий разброс, что может быть вызвано, главным образом, разбросом размеров зерен в отдельных структурах. Такое различие свойств сенсоров в партии позволяет использовать зависимость чувствительности от параметров пленки для распознавания сорта газа. Эта возможность экспериментально продемонстрирована применением макета мультисенсорной системы, сформированной на основе набора тонкопленочных структур, для обнаружения примесей аммиака и паров ацетона в воздухе. Математическая обработка отклика системы на воздействие паров ацетона и аммиака показала отсутствие корреляции между откликами системы к указанным газам. Полученные результаты могут быть объяснены различием в физико-химическом взаимодействии аммиака и паров ацетона с поверхностью пленки 8пОг:Си.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Сысоев, Виктор Владимирович, 1998 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Wohltjen Н. Chemical microsensors and microinstrumentation // Anal. Chem.-

1984.-V.56.-N1.-P.87A-103A.

2. Nylander C. Chemical and biological sensors // J. Phys. E.-1985.-V.18.-N9.-

P.736-750.

3. Solid state chemical sensors / Под ред. J Janata, R.J.Huber.-NY: Academic Press,

1985.-211 c.

4. Fundamentals & applications of chemical sensors / Под ред. D.Schuetle,

R.Hammerle.- Washington: American Chemical Society, 1986.- 258 c.

5. D'Amico A., Verona E. Microfabricated chemical sensors // Prog. Solid State

Chem.-1988.- V.18.- N3,- P.177-199.

6. Seijama T. Chemical sensors - current state and future outlook // Chemical Sensor

Technology, Vol.1 / Под ред. T.Seijama.- Amsterdam:Elsevier, 1988. P.1-13.

7. Janata J., Bezegh A. Chemical sensors // Anal.Chem.- 1988.- V.60, pp.62R-74R.

8. Chemical sensors / Под ред. T.E.Edmonds.- Blackie, 1988. 322 pp.

9. Gopel W. Solid-state chemical sensors: atomistic models and research trends //

Sensors & Actuators.- 1989.- V.16.- P. 167-193. ,

10. Korolkoff N.O. Survey of toxic gas sensors and monitoring systems // Solid State

Technology.- 1989.- December. P.49-64.

11. Мясоедов Б.Ф., Давыдов A.B. Химические сенсоры: возможность и перспективы // Ж. анал. химии,- 1990.- 45.- С. 1259-1278.

12. Власов Ю.Г. Твердотельные сенсоры в химическом анализе // Ж. анал.

химии.-1990.- 45,- С. 1279-1293.

13. Janata J. Chemical sensors // Anal.Chem.- 1990.- V.62.- P.33R-44R.

14. Cammann K., Lamke U., Rohen A., Sander J., Wilken H., Winter B. Chemical-

and biosensors - fundamentals and applications // Angew. Chem. Int. Ed. Engl.-1991.- V.30.- P.516-541.

15. Hughes R.C., Ricco A J., Butler M.A., Martin SJ. Chemical microsensors //

Science.- 1991.- V.254.- P.74-80.

16. Арутюнян B.M. Микроэлектронные технологии - магистральный путь для

создания химических твердотельных сенсоров // Микроэлектроника.-1991.- T.20.-N4.- С.337-355.

17. Janata J. Chemical sensors // Anal.Chem.- 1992,- V.64.- P.196R-219R.

18. Власов Ю.Г. Химические сенсоры: история создания и тенденции развития

//Ж. анал. химии.- 1992.- Т.47.- С. 114-121.

19. Gopel W. New materials and transducers for chemical sensors // Sensors &

Actuators В.- 1994.- V.18.- N1-3.- P. 1-22.

20. Morrison S.R. Chemical sensors // Semiconductor sensors / Под ред. S.M.Sze.-

Wiley, 1994.-Pp.3 83-413.

21. Janata J., Josowicz M., DeVaney D.M. Chemical sensors // Anal.Chem.- 1994.-

V.66.- P.207R-228R.

22. Taylor R.F., Schultz J.S. Handbook of chemical and biological sensors.- Bristol:

IOP, 1996.-282 pp.

23. Gopel W. Ultimate limits in the miniaturization of chemical sensors // Sensors &

Actuators A.- 1996.- V.56.- P.83-102.

24. Heiland G. Principles and properties of some solid state chemical sensors //

Chemosensory information processing / Под ред. D.Schild.- Berlin: SpringerVerlag, 1990.- P.109-124.

25. Grandke Т., Hesse J. Introduction // Sensors: a comprehensive survey, V.l.

Fundamentals and general aspects / Под ред. W.Gopel, J.Hesse, J.N.Zemel.-Weinheim: VCH, 1989.- P. 1-16.

26. Виглеб Г. Датчики.- M.: Мир, 1989.- 196 с.

27. Аш Ж. и др. Датчики измерительных систем.- Кн.2.- М.: Мир, 1992.- 424 с.

28. Gardner J.W. Microsensors: principles and applications.- Chichester: Wiley,

1994.-331 pp.

29. Axel R. The molecular logic of smell I I Scient.Amer.- 1995.- October.- P. 130-

137.

30. Persaud K., Dodd G. Analysis of discrimination mechanisms in the mammalian

olfactory system using a model nose //Nature.- 1982.- V.299.- P.352-355.

31. Gardner J.W., Bartlett P.N. A brief history of electronic noses // Sensors &

Actuators В.- 1994.- Y. 18.- N1 -3.- P.211 -221.

32. Monkman G. Bio-chemical sensors // Sensor.Rev.- 1996.- V.16.- N4.- P.40-44.

33. Gardner J.W., Bartlett P.N. Performance definition and standartization of

electronic noses // Sensors & Actuators В.- 1996.- V.33.- P.60-67.

34. Horner G., Muller R. Desired and achieved characteristics of sensor arrays //

Sensors & sensory systems for an electronic nose / Под ред. J.W.Gardner, P.N.Bartlett.- Dordrecht: Kluwer, 1992.- P. 181-196.

35. Semiconductor sensors in physico-chemical studies / Под ред. L.Yu.Kupriyanov.- Amsterdam: Elsevier, 1996.- 400 pp.

36. Wolkenstein T. Electronic processes on semiconductor surfaces during chemosorption.- NY: Consultants Bureau, 1991.- 444 pp.

37. например, Engell H.J., Hauffe K. // Ztschr.Electrochem.- 1952.- V.56.- P.336-

343.

38. Weisz P.B. Effects of electronic charge transfer between adsorbat and solid and

chemisorption and catalysis // J.Chem. Phys.- 1953.- V.21.- P.1531-1538.

39. Madou M.J., Morrison S.R. Chemical sensing with solid state devices.- London:

Academic Press, 1991.- 556 pp.

40. Трепнел Б. Хемосорбция.- M.: Иностр.лит., 1958, С.142-173.

41. Geistlinger Н. Chemosorption effects on the thin-film conductivity // Surface

Science.- 1992.- V.277.- N3. P.429-441.

42. Geistlinger H. Electron theory of thin-film gas sensors // Sensors & Actuators B.-

1993.- V.17.-N1.- P.47-60.

43. Киселев В.Ф. Поверхностные явления в полупроводниках и диэлектриках.-

М.: Наука, 1970.- 400 с.

44. Brattain W.H., Bardeen J. Surface properties of germanium 11 Bell System Tech.

J.- 1953.- V.32.- P.l.

45. Morrison S.J. Changes of surface conductivity of germanium with ambient //

J.Phys.Chem.- 1953.- V.57.- P.860-863.

46. Пека Г.П. Физика поверхности полупроводников.- Киев: Изд-во Киевского

ун-та, 1967.- 192 с.

47. Kocemba I. The mechanism of electrical conduction in resistant sensors of gas

based on Sn02 / Electron Technology.- 1996.- N29.- N4,- P.372-383.

48. Bardeen J. Surface states and rectification at a metal semiconductor contact //

Phys.Rev.- 1947.- V.71.- N10.- P.717-727.

49. Barrett G.S.B., Brattain W.H. // Phys.Rev.- 1955,- V.99.- P.376.

50. Watson J. A note on the electrical characterisation of solid-state gas sensors //

Sensors & Actuators В.- 1992.- V.8.- P. 173-177.

51. Iwamoto M. Characterisation of oxygen adsorbates on semiconductive oxides //

Chemical sensor technology, V.4 / Под ред. S.Yamauchi.- Amsterdam: Elsevier, 1992.-P.63-83.

52. Lunsford J.H. ESR of adsorbed species // Catal. Rev.- 1973.- V.8.- P.135-157.

53. Bielanski A., Haber J. Oxygen in catalysis pn transition metal oxides //

Catal.Rev.Sci.Eng.- 1979,- V.19.- P. 1-41.

54. Gopel W. Chemisorption and charge transfer of ionic semiconductor surfaces:

implications in designing gas sensors // Progress in Surface Science.- 1985.-V.20.-N1.-P.9-103.

55. Shelef M. Nitric oxide: surface reactions and removal from auto exhaust //

CataLRev. - Sci.Eng.- 1975.-V. 11.-N1.-P. 1-40.

56. Heiland G., Kohl D. Physical and chemical aspects of oxidic semiconductor gas

sensors // Chemical sensor technology, Vol.1 / Под ред. Т. Seiyama.-Amsterdam: Elsevier.- 1988.- P. 15-39.

57. Fryberger T.B., Semancik S. Conductance response of Pd/Sn02 (110) model gas

sensors to H2 and 02 // Sensors & Actuators В.- 1990.- V.2.- P.305-309.

58. Zemel J.N. Theoretical description of gas-film interaction on SnOx 11 Thin Solid

Films.- 1988.- V.163.-P.139-202.

59. Chang S.C., Hicks D.B. // Fundamentals & Applications of chemical sensors /

Под ред. D.Schuetle, R.Hammerle, Washington: American Chemical Society, 1986, P.58.

60. Gaggiotti G., Galdikas A., Kaciulis S., Mattogno G., Setkus A. Temperature

dependencies of sensitivity and surface chemical composition of SnOx gas sensors // Sensors & Actuators В.- 1995.- V.25.- N1-3.- P.516-519.

61. Windischmann H., Mark P. A model for the operation of a thin-film SnOx

conductance-modulation carbon monoxide sensor // J.Electrochem.Soc.- 1979.-V.126.-N4.- P.627-633.

62. Peti F., Fleisher M., Meixner H., Giber J. Effect of coadsorption of reducing

gases on the conductivity of (3-Ga203 thin films in the presence of 02 // Sensors & Actuators В.- 1994.- V.19.- N1-3.- P.573-577.

63. Andreev S.K., Popova L.I., Gueorguiev V.K., Stoyanov N.D. Modelling the gas-

sensing behaviour of Sn02-gate FETs // Sensors & Actuators В.- 1994.- V.19.-N1-3.- P.540-542; те же, Voltage dependence of gas-sensing behaviour of Sn02-gate FETs // ibid.- P.543-545.

64. Kang W.P., Kim C.K. Performance and detection mechanism of a new class of

catalysts (Pd, Pt, or Ag) - adsorptive oxide (SnOx or ZnO) - insulator-semiconductor gas sensors // Sensors & Actuators В.- 1994.- V.22.- P.47-55.

65. Lazarova V., Spassov L., Gueorguiev V., Andreev S., Manolov E., Popova L.

Quartz resonator with Sn02 thin film as acoustic gas-sensor for NH3 // Vacuum.- 1996.- V.47.- N12.- P.1423-1425.

66. LeGore L.J., Snow K., Galipeau J.D., Vetelino J.F. The optimization of a

tungsten oxide film for application in a surface acoustic wave gas sensor // Sensors & Actuators В.- 1996.- V.35-36.- P.164-169.

67. Martinelli G., Carotta M.C. A study of conductance and capacitance of pure and

Pd-doped Sn02 thick films // Sensors & Actuators В.- 1994.- V.19.- P.720-724;

Martinelli G., Carotta M.C., Passari L., Tracchi L. A study of the moisture effects on Sn02 thick films by sensitivity and permettivity measurements // Sensors & Actuators B.- 1995.- V.26-27.- P.53-55.

68. Ishihara T., Sato S., Takita Yu. Sensitive detection of nitrogen oxides based upon

capacitance changes in binary oxide mixture // Sensors & Actuators B.- 1996.-V.30.-N1.-P.43-45.

69. Williams G., Coles G.S.V. A study of tin-dioxide gas-sensor thermochemistry

under conditions of varying oxygen partial pressure // Sensors & Actuators B.-1995.- N25.- N1-3,- P.573-577.

70. Orlik D.R., Ivanovskaya M.I., Bratinsky G.A., Bogdanov P. Monoelectrode

semiconductor ceramics // Sensors & Actuators B.- 1993.- V.13-14.- P.155-158.

71. Schweizer-Berberich M., Zheng J.G., Weimar U., Gopel W., Barsan N., Pentia

E., Tonescu A. The effect of Pt and Pd surface doping on the response Sn02 gas sensors // Sensors & Actuators B.- 1996.- V.31.- N1-2.- P.71-75.

72. Geistlinger H. Device modelling of semiconductor gas sensors // Sensors &

Actuators B.- 1993.- V.13-14.- P.685-686.

73. Demarne V., Sanjines R. Thin film semiconducting metal oxide gas sensors //

Gas sensors: principles, operation and developments / Ifo pe^. G.Sberveglieri.-Dordrecht:Kluwer, 1992. Ch.3. P.89-116.

74. Demarne V., Grisel A., Sanjines R., Rosenfeld D., Levy F. Electrical transport

properties of thin poly crystalline Sn02 film sensors // Sensors & Actuators B.-1992.- V.7.- P.704-708.

75. Gutierrer F.J., Arez L., Rodla J.I., Getino J.M., Horrilo M.C., Sayago I., de

Agapito J.A. Hall coefficient measurement for Sn02 doped sensors, as a function of temperature and atmosphere // Sensors & Actuators B.- 1993.-V.15-16.- P.98-104.

76. Xu С., Tamaki J., Miura N., Yamazoe N. Grain size effects on gas sensitivity of

porous Sn02-based elements // Sensors & Actuators В.- 1991.- V.3.- P.147-155.

77. Kanamori M., Okamoto Y., Ohya Y., Takahashi Y. Thickness dependence of

sensitivity of Sn02 film gas sensors // J.Ceram.Soc.Jpn.- 1995.- V.103.- N2.-P.113-116.

78. Yoo D.J., Tamaki J., Park S.J., Miura N., Yamazoe N. Effects of thickness and

calcination temperature on tin dioxide sol-derived thin-film sensor // J.Electrochem.Soc.- 1995.- V.142.- N7.- P.L105-L107.

79. Xu C.-N., Tamaki J., Miura N., Yamazoe N. Nature of sensitivity promotion in

Pd-loaded Sn02 gas sensor // J.Electrochem.Soc.- 1996,- V.143.- N7.- P.L148-L150.

80. Yamazoe N., Miura N. Some basic aspects of semiconductor gas sensors //

Chemical sensor technology, Vol.4 / Под ред. S.Yamauchi, Amsterdam: Elsevier, 1992. P. 19-42.

81. McAleer J.F., Moseley P.T., Norris J.O.W., Williams D.E. Tin dioxide gas

sensors. Part 1. Aspects of the surface chemistry revealed by electrical conductance variations // J.Chem.Soc. Faraday Trans. 1.- 1987.- V.83.- P.1323-1346.

82. Yamazoe N. New approaches for improving semiconductor gas sensors //

Sensors & Actuators В.-1991.-V.5-P.7-19.

83. Rantala T.S., Pirttiaho L., Lantto V. Simulation studies of non-ohmic conductance behaviour in Sn02 thick-film gas sensors // Sensors & Actuators В.- 1993.-V.15-16.-P.323-327.

84. Botter R., Aste Т., Beruto D. Influence of microstructures on the functional

properties of tin oxide-based gas sensors // Sensors & Actuators В.- 1994.-V.22.-N1.-P.27-35.

85. Fleischer M., Wagner V., Hacker В., Meixner H. Comparison of a.c. and d.c.

measurement techniques using semiconducting Ga203 sensors // Sensors & Actuators В.- 1995.- V.26-27.- P.85-88.

86. Lantto V., Rantala T.S. Computer simulation of the surface energy barrier of

oxidic semiconductors with mobile donors // Sensors & Actuators В.- 1994.-V. 19.-N1-3.- P.711-715.

87. Yea В., Monishi R., Osaki Т., Abe S., Tanioka H., Sugahara K. Analysis of the

sensing mechanism of tin dioxide thin film gas sensors using the change of work function in flammable gas atmosphere // Appl.Surf.Sci.- 1996.- V.100-101.-P.365-369.

88. Barsan N. Conduction models in gas-sensing Sn02 layers: grain-size effects and

ambient atmosphere influence // Sensors & Actuators В.- 1994.- V.17.- P.241-246.

89. Сухарев В.Я., Мясников И.А. Теретические основы полупроводниковых

сенсорных методов в анализе активных газов. II. Влияние адсорбции на электропроводность спеченных поликристаллических адсорбентов // ЖФХ.- 1987.- Т.61.- С.302-312.

90. Wang X., Yee S.S., Carey W.P. Transition between neck-controlled and grain-

boundary-controlled sensitivity of metal-oxide gas sensors // Sensors & Actuators В.- 1995.- V.25.- N1-3.- P.454-457.

91. Barsan N. Conduction models in gas-sensing Sn02 layers: grain size effects and

ambient atmosphere influence // Sensors & Actuators В.- 1994.- V.17.- N3.-P.241-246.

92. Bruno L., Pijolat C., Lalauze R. Tin dioxide thin-film gas sensor prepared by

chemical vapour deposition. Influence of grain size and thickness on the electrical properties // Sensors & Actuators В.- 1994.- V.18.- N1-3.- P. 195-200.

93. Cha K.H., Park H.-C., Kim K.H. Effect of palladium doping and film thickness

on the H2-gas sensing characteristics of Sn02 // Sensors & Actuators В.- 1994.-V.21.- N2.-P.91-96.

94. Nakamura Y. Stability of the sensitivity of Sn02-based elements in the field //

Chemical sensor technology, Vol.2 / Под ред. T.Seiyama.-Amsterdam:Elsevier, 1989. P.71-82.

95. Narducci D., Girardi G., Mari C.M., Pizzini S. Application of surface science to

preparation and characterization of solid-state chemical sensors // Sensors & Materials.- 1996.- V.8.- N4,- P.223-229.

96. Fisher S., Shierbaum K.-D., Gopel W. Submonolayer Pt on Ti02 (110) surfaces:

electronic and geometric effects // Sensors & Actuators В.- 1996.- V.31.- N1-2. P.13-18.

97. Matsushima S., Teraoka Y., Miura N., Yamazoe N., Electronic interaction

between metal additives and tin dioxide in tin dioxide-based gas sensors // Jap. J. Appl. Phys.- 1988.- У.21- N10.- P.1798-1802.

98. Kohl D. The role of noble metals in the chemistry of solid state gas sensors //

Sensors & Actuators В.- 1990.- V.I.- P.158-165.

99. de Fressart E., Darville J., Gilles J.M. Influence of the work function and surface

conductance of (110) Sn02 // Appl. Surf. Sci..- 1982.- V.l 1/12.- P.637-651.

100. Ionescu R., Vancu A., Tonescu A. Time-dependence of the conductance of Sn02:Pt:Sb in atmospheres containing oxygen, carbon monoxide and water vapour. Non-oscillatory behaviour // Appl.Surf.Sci.- 1994.- V.74.- N3.- P.207-212.

101. Ionescu R., Vancu A., Tonescu A. Time-dependence of the conductance of Sn02:Pt:Sb in atmospheres containing oxygen, carbon monoxide and water vapour. Oscillatory behaviour // Appl.Surf.Sci.- 1994.- V.74.- N3.- P.207-212.

102. Norris J.O.W. The role of precious metal catalysts // Solid state gas sensors / Под ред. P.T. Moseley, B.C. Tofield.- BristokAdam Hinger, 1987. P. 124-138.

103. Sukharev V., Cavicchi R., Semancik S. Solid state sensors based on semiconducting metal oxides with surface-dispersed metal additives: modelling of the mechanism of response formation // Proceed, of NIST Workshop on gas

sensors: strategies for future technologies. Gaithersburg, USA. 1993. 8-9 September.- P.88.

104. Tofield B.C. Tin dioxide gas sensors. Part 2 - The role of surface additives // J.Chem.Soc., Faraday Trans. 1.- 1988.- V.84.- P.441-457.

105. Ioannides T., Verykios X.E. Charge transfer in metal catalysts supported on doped Ti02: a theoretical approach based on metal-semiconductor contact theory // J.Catal.- 1996.- V.161.- P.560-569.

106. Vlachos D.S., Papadopoulos C.A., Avaritsiotis J.N. On the electronic interaction between additives and semiconducting oxide gas sensors // Appl.Phys.Lett.- 1996.- V.69.- N5.- P.650-652.

107. Zhang J., Colbow K. Surface silver clusters as oxidation catalysts on semiconductor gas sensors // Sensors & Actuators B.- 1997.- V.40.- P.47-52.

108. Yamazoe N., Kurokawa Y., Seiyama T. Effects of additives on semiconductor gas sensors // Sensors & Actuators.- 1983,- V.4.- N2.- P.283-289.

109. Boccuzzi F., Guglielminotti E. IR study of Ti02-based gas sensor materials: effect of ruthenium on the oxidation of NH3, (CH3)3N and NO // Sensors & Actuators B.- 1994.- V.21.- N1.- P.27-31.

110. Papadopoulos C.A., Avaritsiotis J.N. A model for the gas sensing properties of tin oxide thin films with surface catalysts // Sensors & Actuators B.- 1995.-V.28.- N3.- P.201-210.

111. Sears W.M., Love D.A. Measurements of the electrical mobility of silver over a hot tin oxide surface // Phys.Rev. B.- 1993.- V.47.- N19,- P. 12972-12975.

112. Zhang J., Liu D., Colbow K. Growth of fractal clusters on thin solid films and scaling of the active zone // Phys.Rev. B.- 1993.- V.48.- N12.- P.9130-9133.

113. Matsuura Y., Takahata K. Stabilization of Sn02 sintered gas sensors // Sensors & Actuators B.- 1991.- V.5.- P.205-209.

114. Fliegel W., Behr G., Werner J., Krabbes G. Preparation, development of microstructure, electrical and gas-sensitive properties of pure and doped Sn02 powders // Sensors & Actuators B.- 1994.- V.19.- N1-3.- P.474-478.

115. Behr G., Fliegel W. Electrical properties and improvement of the gas sensitivity in multiple-doped Sn02 // Sensors & Actuators В.- 1995.- V.26.- P.33-37.

116. Gardner J.W., Bartlett P.N. Pattern recognition in gas sensing // Techniques and mechanisms in gas sensing /Под ред. P.T.Moseley, J.O.W.Norris, D.E.Williams.- Bristol:Adam Hinger, 1991. P.347-380.

117. Muller R. Multisensor signal processing // Sensors: a comprehensive survey, Vol.1, Fundamentals and general aspects / Под ред. W.Gopel, J.Hesse, J.N.Zemel.- Weinheim:VCH, 1989. P.313-330.

118. Измерения в промышленности, в 3-х т.- Кн.1 / Под ред. П.Профоса.- М.: Металлургия, 1990. С.54-58.

119. Schechter I. Information theory approach to underdetermined simultaneous multicomponent analysis // Anal.Chem.- 1996.- V.68.- P.170-175.

120. Manly B.F.J. Multivariate statistical methods.- London:Chapman & Hall, 1986.-

146 pp.

121. Chatfield C., Collins A.J. Introduction to multivariate analysis.-London:Chapman & Hall, 1980,- P.57.

122. Минский M., Пейперт С. Персептроны.- М.:Мир, 1971.- 264 с. (пер. Minsky М., Papert S. Perceptrons: an introduction to computational geometry.-Cambridge:MIT Press, 1969).

123. Khanna T. Foundation of neural networks.- Addison-Wesley Publ.Co, 1990.196 pp.

124. Gardner J.W., Bartlett P.N., Dodd G.H., Shurmer H.V. The design of an artificial olfactory system // Chemosensory information processing / Под ред. D.Schild.- Berlin-.Springer-Verlag, 1989. P. 131-172.

125. Bos M., Bos A., van der Linden W.E. Data processing by neural networks in quantitative chemical analysis // Analyst.- 1993.r V.l 18,- P.323-328.

126. Hinton G.E. How neural networks learn from experience // Scient.Americ.-1992.- Sept.- P.145-151.

127. Gardner J.W., Bartlett P.N. Pattern recognition on odour sensing I I Sensors & sensory systems for an electronic nose / Под ред. J.W.Gardner, P.N.Bartlett.-Dordrecht:Kluwer, 1992. P.161-179.

128. Bartlett P.N., Gardner J.W. Odour sensors for an electronic nose // Sensors and sensory systems for an electronic nose / Под ред. J.W.Gardner, P.N.Bartlett.-Dordrecht:Kluwer, 1991. P.31-51.

129*. Kisin V.V., Sysoev V.V., Voroshilov S.A., Simakov V.V. Influence of film thickness and dopants on gas-sensing properties SnOx thin film gas sensors // "Book of abstracts" of European conference on analytical chemistry Euroanalysis IX, September 1-7, 1996, Bologna (Italy). Fr P.26.

130. Кисин B.B., Ворошилов С.А., Названов В.Ф. Установка для исследования полупроводниковых пленок на основе комплекса КСВУ-5 //ПТЭ.-1987.-N4.-C.194-197.

131. Handbook of Auger electron spectroscopy / Под ред. L.E. Davis, N.C. MacDonald, P.W. Palmberg, G.E. Riach, R.E. Weber.- Eden Prarie: Perkin Elmer Corp., 2nd ed. 1972.- 258 c.

132. Powder diffraction File // Data Cards. Inorganic Section.- JCPDS, Swarthmore, Pennsylvania, USA, 1987.- 21-1250.

133. Yu K.N., Xiong Y., Lin Y., Xiong G. Microstructural change of nano-Sn02 grain assemblages with the annealing temperature // Phys.Rev. В.- 1997.-V.55.- P.2666-2671.

134. Кофстад П. Отклонение от стехиометрии, диффузия и электропроводность в простых окислах металлов.-М.: Мир, 1975.-396с.

135. Ворошилов С.А. Формирование тонких пленок оксида олова методом реактивного распыления и исследование их газочувствительности: Автореф. дис. канд. физ.-мат. наук. - Саратов, 1998.- 18 с.

136. Jarzebski Z.M., Marton J.P. Physical properties of Sn02 materials. 2.Electrical properties // J.Electrochem.Soc.- 1976.- V.123.- P.299-310C.

137. Tamaki J., Maekawa Т., Miura N., Yamazoe N., Matsushima S. CuO-SnC>2 element for highly sensitive and selective detection of H2S // Sensors & Actuators В.- 1992.- V.9.- P.197-203.

138. Киреев П.С. Физика полупроводников.- M.: Высшая школа, 1975. С.463.

139*. Kisin V.V., Sysoev V.V, Simakov V.V., Voroshilov S.A. Thin film gas

sensor: nature of sensitivity // The 10th European Conference on Solid-State Transducers - EUROSENSORS X, September 8-11, 1996, Leuven (Belgium).-P.977-980.

140 . Кисин B.B., Симаков B.B., Ворошилов СЛ., Сысоев В.В. Модель газочувствительности полупроводникового • тонкопленочного газового сенсора // В кн.: Сборник материалов 4-го Семинара "Ионика твердого тела", Черноголовский научный центр РАН, 21-22 апреля 1997 г., Деп. ВИНИТИ 5.11.97, N3246-B97, стр. 116-122.

141. Волькенштейн Ф.Ф. Физико-химия поверхности полупроводников.- М.: Наука, 1973.-400 с.

142 . Кисин В.В., Елистратов В.А., Сысоев В.В. Твердотельный газовый датчик на основе технологии микроэлектроники и его энергопотребление // В кн.: Тезисы докладов Международной конференции "Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления (Датчик-93)", Гурзуф, май 1993 г. С.94-95.

143*. Кисин В.В., Ворошилов С.А., Сысоев В.В., Симаков В.В. Трехэлектродный датчик газа// ПТЭ.- 1995.- N5.- С. 178-181.

144 . Кисин В.В., Сысоев В.В., Ворошилов С.А., Симаков В.В., Елистратов В.А. Металлоокисный датчик токсичных газов // Материалы 1-й Поволжской научно-технической конференции "Научно-исследовательские разработки и высокие технологии двойного применения". Самара, 21-23 февраля 1995. Часть 2. - Самара: ГПСО "Импульс", 1995. С.55-56.

145*. Кисин В.В., Сысоев В.В. Тонкопленочный полупроводниковый газовый сенсор // В кн.: Тезисы докладов Международной научно-технической конференции "Методы и средства оценки и повышения надежности приборов, устройств и систем", Пенза, 1995 г. Изд-во Пензенского государственного технического университета. С.204-205.

146 . Кисин В.В., Сысоев В.В., Ворошилов С.А., Симаков В.В. Контроль

выхлопа автомобиля с помощью полупроводникового сенсора // В кн.: Тезисы докладов Международной конференции "Научно-практические аспекты управления качеством воздуха" ("Воздух-95"). С.-Петербург, 7-9 июня 1995 г.-С.-Петербург: АО "Иван Федоров",1995. С.140-141.

*

147 . Кисин В.В., Сысоев В.В., Ворошилов С.А., Симаков В.В. Использование

полупроводникового сенсора СО для контроля выхлопа двигателей внутреннего сгорания // В кн.: Тезисы докладов Международной конференции "Фундаментальные и прикладные проблемы охраны окружающей среды ". Томск, 12 - 16 сентября 1995. Том 3.- Томск: Издат-во Томского университета, издат-во Института оптики атмосферы, 1995. С.23-24.

148 . Кисин В.В., Сысоев В.В., Ворошилов С.А., Стецюра Ю.В., Симаков В.В.

Сигнализатор-индикатор паров этанола на основе тонкопленочного полупроводникового газового датчика // В кн.: Тезисы докладов VIII Научно-технической конференции с участием зарубежных специалистов "Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления (Датчик-96)", Гурзуф, май 1996 г. - М.:МГИЭМ, 1996, т.2. С.235-236.

149*. Кисин В.В., Ворошилов С.А., Сысоев В.В., Симаков В.В. Механизм адсорбции кислорода на поверхность двуокиси олова и адсорбционный датчик кислорода // В кн.: Тезисы докладов VIII Научно-технической конференции с участием зарубежных специалистов "Датчики и

преобразователи информации систем измерёния, контроля и управления (Датчик-96)", Гурзуф, май 1996 г. - М.:МГИЭМ, 1996, т.2. С.243-244.

150*. Кисин В.В., Ворошилов С.А., Сысоев В.В. Тонкопленочный датчик сероводорода // В кн.: Проблемы экологической безопасности Нижнего Поволжья в связи с разработкой и эксплуатацией нефтегазовых месторождений с высоким содержанием сероводорода: Тезисы докладов научно-технической конференции.- Саратов, 27-29 августа 1996 г. -Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1996. С.87-88.

151*. Кисин В.В., Сысоев В.В., Кумаков A.B., Ворошилов С.А. Устройство управления качеством воздуха помещений на основе твердотельного газового датчика // В кн.: Тезисы докладов Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы электронного приборостроения", г. Саратов, 10-12 сентября 1996 г. - Саратов: Изд-во СГТУ, 4.2. С.7-8.

152*. Кисин В.В., Сысоев В.В., Ворошилов С.А., Симаков В.В. Мониторинг окружающей среды с помощью полупроводникового газового сенсора // В кн.: Тезисы докладов Международного симпозиума, проводимого в рамках Международного Конгресса "Экология, жизнь, здоровье", Волгоград, 12-14 сентября 1996 г. - Волгоград: Изд-во ВГТУ. С. 102-103.

153. Sanjines R., Levi F., Demarne V. Some aspects of the interaction of oxygen with polycrystalline SnOx thin films. // Sensors & Actuators B. 1990. Vol.1. P. 176-182.

154. Кисин B.B., Елистратов B.A, Гурьев Б.М., Кумаков С.А., Белицкий А.И. Индикатор паров ацетона // ПТЭ. 1992. N4. С.242-243.

155. Литовченко В.Г., Горбань А.П. Основы физики микроэлектронных систем металл - диэлектрик - полупроводник. - Киев: Наукова Думка. 1978. С. 138.

156. Колемаев В.А., Староверов О.В., Турундаевский В.Б. Теория вероятностей и математическая статистика.- М.: Высшая школа, 1991.- 383 с.

157*. Кисин В.В., Ворошилов С.А., Сысоев В.В. Долговременная табильность и воспроизводимость параметров полупроводниковых газовых датчиков на основе тонких пленок оксида олова // В кн.: Тезисы докладов Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы электронного приборостроения", г. Саратов, 10-12 сентября 1996 г. - Саратов: Изд-во СГТУ, 4.2. С.96-97.