Tlenki metali do stosowania w czujnikach gazu
Inżynieria materiałowa tlenków metali jest obecnie jedną z najefektywniejszych metod służących optymalizacji tlenkowo-półprzewodnikowych czujników gazu. Możliwe jest osiągnięcie znacznych ulepszeń takich parametrów roboczych, jak selektywność i czułość na gaz, a także pojawiają się nowe, atrakcyjne możliwości związane z monitorowaniem środowiska. Uwagę uczestników projektu NANOPHOS z Università degli Studi di Lecce we Włoszech zwróciły czujniki oparte na tlenku cyny (SnO2). Wśród szeregu materiałów tlenkowo-półprzewodnikowych SnO2 wyróżnia się wysoką czułością na szeroki zakres gazów w stosunkowo niskich temperaturach roboczych. Czułość SnO2 można jeszcze poprawić przez zmiany w jego mikrostrukturze, w tym przez zmniejszenie cząstek tlenku do wielkości kilku nanometrów. Krytyczna wielkość cząstek, przy której można by zaobserwować poprawę, zależy nie tylko od samego materiału, lecz również od metody obróbki. Za najwłaściwszą technikę tworzenia nanostruktury uznano osadzanie cienkich warstw SnO2 metodą ablacji i osadzania laserem impulsowym (ang. pulsed laser ablation deposition, PLAD). Jedną z jej najbardziej niezwykłych cech jest możliwość regulowania wielkości tworzonych nanoklastrów przez zmianę parametrów lasera lub gazu obojętnego. Stwierdzono, że na wymiary krystalitów podczas osadzania warstwy SnO2 wpływa ciśnienie tlenu (O2) oraz temperatura podłoża. Gdy osadzanie cienkich warstw SnO2 odbywało się w próżni, obecność Sn i SnO można było rozpoznać za pomocą dyfrakcji spektroskopowej i technik obrazowania przestrzeni rzeczywistej. Większą czułość uzyskano dzięki wyeliminowaniu akumulacji w warstewce wynikowej materiału amorficznego o ziarnach wielkości mniejszej niż długość Debye’a SnO2. Co więcej, w efekcie uzyskano krótszy czas odpowiedzi.
