Ученые напечатали полупроводниковые сенсоры угарного газа

Российские ученые напечатали тонкие и однородные пленки из оксида индия и олова (ITO) и продемонстрировали, что с их помощью можно регистрировать содержание угарного газа в концентрациях на порядок меньше предельных допустимых. Открытие расширяет спектр применений ITO. Статья опубликована в журнале Talanta.

Cмешанный оксид индия и олова ITO (In₂O₃-10%SnO₂) — перспективный кандидат для рецепторных компонентов датчиков детектирования различных газов. Команда химиков из Института общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова РАН в сотрудничестве с коллегами из СПбГУ, МГУ имени М. В. Ломоносова и РХТУ им. Д. И. Менделеева показала, что тонкие рецепторные покрытия из ITO можно получить с помощью удобной техники перьевой плоттерной печати.

В качестве чернил ученые использовали не коллоидные взвеси наночастиц, из которых часто получают ITO, а истинные растворы двух комплексных соединений с индием и оловом в составе. Так было гораздо легче контролировать морфологию и однородность получающихся поверхностей. Чернила смешивали в пере плоттера и подавали на чип из Al₂O₃ с нанесенными платиновыми электродами. Перо равномерно перемещалось по поверхности, и после нанесения каждого слоя пленка высушивалась в течение десяти минут, а потом процедура повторялась вновь. Всего было нанесено двадцать слоев, при этом после первых десяти пленку дополнительно отжигали при температуре 250 °С. В результате получилась пленка ITO толщиной 600 нм с однородной поверхностью — максимальный перепад высот составлял не более 8 нм.

Исследователи экспериментально проверили сенсорные свойства новой пленки. Для этого они вносили ее в атмосферу различных газов (CO, CO₂, CH₄, H₂ и NH₃) и фиксировали изменения сопротивления. Самый заметный сенсорный отклик ITO показал на угарный газ в концентрации 100 миллионных долей. В присутствии других газов таких заметных эффектов не наблюдалось. При этом ITO пленка может детектировать концентрации CO даже на уровне двух миллионных долей, что почти на порядок меньше предельной допустимой концентрации угарного газа в воздухе (от 20 до 35 миллионных долей).

Открытие позволит селективно детектировать в окружающей атмосфере токсичный угарный газ, который не обладает ни цветом, ни запахом, ни вкусом (оптимальная рабочая температура полученного датчика составила 200 °С). Кроме того, новая технология позволит научному сообществу продвинуться в создании тонкопленочных прозрачных электродов ITO и для других целей.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.