Teoretyczna analiza adsorpcji tlenu na powierzchni ziaren SnO₂ o powierzchni płaskiej

• Autorzy: Izydorczyk W.

Warianty tytułu

EN

Theoretical analysis of oxygen adsorption on SnO₂ grains using slab geometry

• Konferencja: Krajowa Konferencja Elektroniki. 8 ; 7-10.06.2010 ; Darłówko-Wschodnie, Polska
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki teoretycznej analizy wpływu adsorpcji tlenu na przewodnictwo nanowarstw SnO₂. W wyniku analitycznego rozwiązania jednowymiarowego równania Poissona-Boltzmanna dla próbki o skończonych wymiarach i płaskiej geometrii ziarna, otrzymano potencjał powierzchniowy dla całkowicie zubożonych warstw o grubości w zakresie 30..,500 nm. Na tej podstawie obliczono zależność energetycznej bariery potencjału od grubości warstwy. Zbadano wpływ ruchliwości oraz stopnia jonizacji donorów na stopień pokrycia powierzchni różnymi jonami tlenu. Obliczono profile głębokościowe koncentracji nośników, rozkład ruchliwych donorów oraz zbadano wpływ temperatury oraz ciśnienia cząstkowego tlenu na konduktancję nanowarstw SnO₂.

EN

In this work, the results of theoretical analysis of the influence of surface oxidation on the conductance of SnO₂ nanofilms were presented. From the one-dimensional analytical solution of the Poisson-Boltzmann equation in the case of finite grains with slab geometry, the in-depth profiles of the potential V(r) were obtained for full depleted layers. On this basis, the surface energy barrier dependence on grain size (30...500 nm) was obtained. The effect of the donor mobility (oxygen vacancies in the bulk) and degree of donor ionization on coverages by oxygen ions was discussed. The in-depth profiles of carrier concentrations and distribution of donors were obtained. Furthermore, the influence of temperature and partial oxygen pressure on the SnO₂ nano-film per-square conductance was studied.

Słowa kluczowe

PL

cienkie warstwy SnO2; nanowarstwy; adsorpcja tlenu; warstwa zubożona

EN

SnO2 thin films; nanolayers; oxygen adsorption; depletion layer

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 50, nr 10
• Strony: 45--48
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., wykr.

Twórcy

autor

Izydorczyk W.

• Politechnika Śląska, Wydział Automatyki, Elektroniki i Informatyki, Gliwice

Bibliografia

• [1] Rantala T. S., Lantto V., Rantala T. T.: Rate equation simulation of the height of Schottky barriers at the surface of oxidic semiconductors. Sensors and Actuators B, 13-14 (1993) 234-237.
• [2] Czang S. C.: Proceedings of the International Meeting on Chemical Sensors, Fukuoka, Japan, September 19-22 (1983) 78.
• [3] Kissine V. V., Sysoev V. V., Voroshilov S. A.: Conductivity of SnO2 thin films in the presence of surface adsorbed species. Sensors and Actuators B, 79 (2001) 163-170.
• [4) Lantto V., Romppainen P., Leppävuori S.: Response studies of some semiconductor gas sensors under different experimental conditions. Sensors and Actuators, 15 (1988) 347-357.
• [5] Schierbaum K. D., Wiemhöfer H. D., Göpel W.: Defect structure and sensing mechanism of SnO2 gas sensors: Comparative electrical and spectroscopic studies. Solid Stale Ionics, 28-30 (1988) 1631-1636.
• [6] Mizsei J., LanttoV.: Simultaneous response of work function and resistivity of some SnO2-based samples to H2 and H2S. Sensors and Actuators B, 4 (1991) 163-168.
• [7] Semancik S., Cox D. F.: Fundamental characterization of clean and gas-dosed tin oxide. Sensors and Actuators, 12 (1987) 101-106.
• [8] Maffeis T. G. G., Owen G. T., Penny M. W., Starke T. K. H., Clark S. A., Ferkel H.. Wilks S. P.: Nanocrystalline SnO2 sensor response to O2 and CH4 at elevated temperature investigated by XPS. Surface Science, 520 (2002) 29-34.
• [9] Slater B., Catlow C. R. A., Williams D. E., Stoneham A. M.: Dissociation of O2 on the reduced SnO2 (110) surface. Chemical Communications, 0 (2000) 1235-1236.
• [10] Oviedo J., Gillan M. J.: First-principles study of the interaction of oxygen with the SnO2, (110) surface. Surface Science, 490 (2001) 221-236.
• [11] Rantala T. S., Lantto V.: Some effects of mobile donors on electron trapping at semiconductor surfaces. Surface Science, 352-354 (1996) 765-770.
• [12] Izydorczyk W., Adamowicz B.: Computer analysis of oxygen adsorption at SnO2 thin films. Optica Applicata, 37 (2007) 377-385.
• [13] Barsan N., Weimar U.: Conduction model of metal oxide gas sensor. Journal of Electroceramics, 7 (2001) 143-167.
• [14] Murakami N., Tanaka K., Sasaki K., Ikohura K.: Proceedings of the International Meeting on Chemical Sensors, Fukuoka, Japan September 19-22 (1983) 187.
• [15] Summit H. R., Borrelli N. F.: Temperature dependence of the ultratraviolet absorption edges in SnO2. Journal of Applied Physics, 37 (1966) 2200-2201.
• [16] Fonstad C. G., Rediker R. H.: Electrical properties of high-quality stannic oxide crystals. Journal of Applied Physics, 42 (1971) 2911-2918.
• [17] Chang S. C.: Oxygen chemisorption on tin oxide: Correlation between electrical conductivity and EPR measurements. Journal of Vacuum Science and Technology, 17 (1980) 366-369.
• [18] Rembeza S. I., Rembeza E. S., Svistova T. V., Borsiakova O. I.: Electrical resistivity and gas response mechanisms of nanocrystalline SnO2 films in a wide temperature range. Physica Status Solidi (a), 179 (2000) 147-152.
• [19] Sanjines R., Lévy F., Demarne V., Grisel A.: Some aspects of the interaction of oxygen with polycrystalline SnOx thin films. Sensors and Actuators B, 1 (1990) 176-182.
• [20] Cosandey F., Skandan G., Singhal A.: Materials and processing issues in nanostructured semiconductor gas sensors. JOM-e, 52 (10), 2000.