Mikrostruktura i badania spektroskopowe cienkich warstw Mn2O3-CeO2 osadzanych techniką PLD

• Autorzy: Kopia A.

Warianty tytułu

EN

Microstructure and spectroscopic investigation of thin films Mn2O3-CeO2 prepared by PLD technique

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Warstwy Mn2O3-CeO2 wytworzono z rożną zawartością Mn2O3 fi = 5÷25% mol., z zastosowaniem trzech gęstości energii na powierzchni tarczy 43 J/cm2, 30 J/cm2, 10 J/cm2 w temperaturze T = 25, 600°C, w próżni i w atmosferze tlenu. Badania struktury wytworzonych warstw przeprowadzono z wykorzystaniem XRD, SEM, XPS i SIMS. Na skład fazowy otrzymanych warstw najsilniejszy wpływ miała zastosowana gęstość energii wiązki. Przy gęstościach energii E = 30, 43 J/cm2 mimo wysokiej temperatury procesu i zastosowania atmosfery tlenu, otrzymano warstwy składające się z mieszaniny faz CeO2 i MnO. W warstwach nałożonych przy mniejszej gęstości energii wiązki 10 J/cm2, w atmosferze tlenu i T= 600°C uzyskano warstwy o założonym składzie fazowym CeO2-Mn2O3. Zaobserwowano także wzbogacenie powierzchni w mangan na głębokości do 10 nm.

EN

Thin Mn2O3-CeO2 layers were produced by the laser ablation technique on Si (100) substrate. Layers were deposited with the following parameters: Mn2O3 fi = 5÷25%; temperature: 25°C or 650°C; type of atmosphere: vacuum or oxygen; energy density E = 10, 30, 43 J/cm2.The obtained layers were examined by the X-ray diffraction phase analysis in Bragg-Brentano geometry, XPS, SIMS and by structural observation in a scanning electron microscope (SEM). In the layers deposited at the energy density of 30 J/cm2 and 43 J/cm2 the splitting of multiplets of Mn3S lines designated as ^E exceeds 6.2 eV. This indicates the presence of manganese in the +2 oxidation state. Although the target consisted of a mixture of CeO2 and Mn2O3, the MnO phase was obtained in the layers. In the layers deposited with a beam of lower energy (10 J/cm2), high temperature (T= 650°C) and oxygen atmosphere we obtained a CeO2 surface enriched with the Mn2O3 phase down to the depth of 10 nm. The Mn2O3-CeO2 configuration is characterized by higher reactivity in the presence of CO, compared to the MnO-CeO2.

Słowa kluczowe

PL

czujniki gazów; CeO2; cienkie warstwy; ablacja laserowa

EN

gas sensors; CeO2; thin films; PLD

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 31, nr 4
• Strony: 1026--1029
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kopia A.

• Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej,

Bibliografia

• [1] Tschöpe A., Ying J. Y.: Synthesis of nanostructured catalytic materials using a modified magnetron sputtering technique. Nanostructured Materials 4 (5) (1994) 617-623.
• [2] Taylor K. C.: Catalysis, science and technology. J. R. Anderson, M. Boudart (Eds.), Springer Verlag, Berlin (1984) 119.
• [3] Trovarelli A.: Catalytic properties of ceria and CeO2-containing materials. Catal. Rev.-Sci. Eng. 38 (1996) 439-520.
• [4] Eigenmann F., Maciejewski M., Baiker A.: Selective reduction of NO by NH3 over manganese-cerium mixed oxides: Relation between adsorption, redox and catalytic behavior. Appl. Catal. B 62 (2006) 311-318.
• [5] Han Y. F., Chen F., Zhong Z. Y., Ramesh K., Widjaja E., Chen L. W.: Synthesis and characterization of Mn3O4 and Mn2O3 nanocrystals on SBA-15: Novel combustion catalysts at low reaction temperatures. Catal. Comm. 7 (2006) 739-744.
• [6] Krämer M., Schmidt T., Stöwe K., Maier W. F.: Structural and catalytic aspects of sol-gel derived copper manganese oxides as low-temperature CO oxidation catalyst. Appl. Catal. A 302 (2006) 257-263.
• [7] Neubeck W., Ranno L., Hunt M. B., Vettier C., Givord D.: Epitaxial MnO thin films grown by pulsed laser deposition. Appl. Surface Science 138- 139 (1999) 195-198.
• [8] Kopia A., Kowalski K., Chmielowska M., Leroux Ch.: Electron microscopy and spectroscopy investigations of CuOx-CeO2-δ/Si thin films Surface Science 602 (2008) 1313-1321.
• [9] Chmielowska M., Villain S., Kopia A., Dallas J. P, Kusinski J., Gavarri J. R, Leroux Ch.: Ce1−xNdxO2-δ/Si thin films obtained by pulsed laser deposition. Microstructure and conduction properties. Thin Solid Films 516 (2008) 3747-3754.
• [10] Holgado J. P., Alvarez R., Monnera G.: Study of CeO2 XPS spectra by factor analysis: reduction of CeO2 Applied Surface Science 161( 2000) 301-315.
• [11] Ramesh K., Chen L., Chen F., Liu Y., Wang Z., Han Y.-F.: Re-investigating the CO oxidation mechanism over unsupported MnO, Mn2O3 and MnO2 catalysts. Catalysis Today 131 (2008) 477-482.
• [12] Chiganez M., Ishikawa M.: Manganese oxide thin film preparation by potentiostatic electrolyses and electrochromism. J. Electroch. Soc., 147 (6) (2000) 2246-2251.
• [13] Szczurek A. Pomiary lotnych związków organicznych rezystancyjnymi czujnikami gazów. Oficyna Wyd. Politechniki Wrocławskiej, Wrocław (2006).