Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Właściwości sensorowe cienkich warstw mieszanin tlenków miedzi i tytanu

Mańkowska Ewa, Mazur Michał

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2023

|

Vol. 72, nr 1

37--46

PL

Przedmiotem badań były cienkie warstwy mieszanin tlenków miedzi i tytanu o różnym składzie pierwiastkowym, wytworzone za pomocą rozpylania magnetronowego i wygrzane poprocesowo. Wpływ składu pierwiastkowego oraz temperatury wygrzewania na morfologię cienkich warstw określono na podstawie zdjęć ze skaningowego mikroskopu elektronowego. Strukturę krystaliczną i skład chemiczny mieszanin tlenków miedzi i tytanu (CuTi)Ox zbadano za pomocą dyfrakcji promieni rentgenowskich. Przeprowadzono również badania czujnikowe na wodór o stężeniach od 100 do 1000 ppm. Rezystancja wytworzonych mieszanin (CuTi)Ox rosła podczas ekspozycji na wodór, co świadczy o możliwości stosowania tych tlenków w czujnikach wodoru. Dodatkowo dla mieszanin uzyskano lepsze odpowiedzi sensorowe niż dla pojedynczych tlenków miedzi lub tlenków tytanu. Mieszaniny tlenków miedzi oraz tytanu mogą być obiecującymi materiałami do zastosowań jako czujniki wodoru.

EN

The subject of the current studies were mixtures of copper and titanium oxide thin films, with various elemental compositions, deposited by magnetron sputtering and annealed in the postprocess. The effect of elemental composition and annealing temperature on the morphology of thin films was determined using scanning electron microscope images. The crystal structure and chemical composition of copper-titanium oxide (CuTi)Ox mixtures were investigated by X-ray diffraction. Hydrogen gas sensing experiments were performed for hydrogen with concentrations ranging from 100 to 1,000 ppm. The resistance of the prepared (CuTi)Ox mixtures increased during hydrogen exposure, demonstrating the applicability of these oxides in hydrogen sensing. In addition, better sensor responses were obtained for the mixtures in comparison to single copper oxides or titanium oxides. Mixtures of copper oxides and titanium oxides may be promising materials for hydrogen sensor applications.

2

Wpływ wygrzewania na wybrane właściwości mieszanych tlenków miedzi i tytanu

Mańkowska Ewa, Mazur Michał

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2022

|

Vol. 71, nr 2

41--48

PL

Praca poświęcona jest badaniom wpływu wygrzewania poprocesowego na morfologię mieszanych tlenków miedzi i tytanu, a także na ich właściwości elektryczne i czujnikowe. Cienkie warstwy (Cu,Ti)Ox naniesiono za pomocą rozpylania magnetronowego na podłoża z krzemionki amorficznej oraz na podłoża ceramiczne ze zintegrowanymi elektrodami. Dodatkowo zastosowano termiczną obróbkę poprocesową w temperaturach 200°C oraz 250°C. Zmianę struktury w procesie utleniania termicznego badano za pomocą dyfrakcji rentgenowskiej, natomiast dzięki profilometrowi optycznemu określono morfologię powierzchni cienkich warstw. W celu określenia właściwości elektrycznych zmierzono charakterystyki prądowo-napięciowe oraz termoelektryczne, na podstawie których wyznaczono rezystancję oraz typ przewodnictwa. Cienkie warstwy (Cu,Ti)Ox poddane obróbce poprocesowej charakteryzowały się dziurowym typem przewodnictwa, a co więcej silnie reagowały na obecność wodoru w atmosferze pomiarowej.

EN

This work presents an investigation of the effects of post-process annealing on the morphology of mixed copper and titanium oxides and on their electrical and hydrogen sensing properties. (CuTi)Ox thin films were deposited by magnetron sputtering on amorphous silica and ceramic substrates with interdigitated electrodes. In addition, post-process thermal treatment was applied at the temperatures of 200°C and 250°C. The transformation of the thin film structure during the thermal oxidation process was studied by X-ray diffraction, while the morphology of the thin films was determined using an optical profilometer. Current-voltage and thermoelectric characteristics were measured to determine electrical properties, from which the resistance and conduction type were determined. The post-treatment (CuTi)Ox thin films exhibited hole-type conduction and, additionally, strongly responded to hydrogen atmosphere.

3

Wpływ wygrzewania na właściwości sensorowe powłok TiOx wytworzonych metodą rozpylania magnetronowego

Kapuścik Paulina, Mańkowska Ewa, Wojcieszak Damian

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2022

|

Vol. 71, nr 2

27--39

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu temperatury wygrzewania na właściwości optyczne, a także morfologii powierzchni cienkich warstw niestechiometrycznych tlenków tytanu (TiO x). Zostały one powiązane z wynikami badań odpowiedzi sensorowej warstw na obecność H₂. Próbki wytworzono metodą rozpylania magnetronowego w atmosferze Ar:O₂ o małej zawartości tlenu (20% oraz 30%). im większa była ilość tlenu w mieszaninie gazowej podawanej do komory próżniowej, tym niższa szybkość osadzania powłok. Badania wykonane za pomocą profilometru optycznego wykazały, że grubość obu serii naniesionych warstw wynosiła odpowiednio 600 nm i 200 nm. Powłoki te następnie wygrzewano w powietrzu w temperaturze od 100°C do 800°C. w ramach badań określono również ich chropowatość. aby ocenić właściwości optyczne powłok, zmierzone zostały charakterystyki transmisji oraz odbicia światła, na podstawie których wyznaczono takie parametry jak współczynnik transmisji, położenie krawędzi optycznej absorpcji oraz szerokość optycznej przerwy energetycznej w funkcji temperatury wygrzewania warstw. Z kolei właściwości sensorowe powłok określono na podstawie zmian rezystancji w odpowiedzi na pobudzenie w postaci mieszaniny Ar:3,5%H₂. Stwierdzono, że stopień utlenienia warstw ma kluczowy wpływ nie tylko na szybkość odpowiedzi warstwy TiOx, lecz także na sam charakter tej odpowiedzi.

EN

This work describes the influence of the annealing temperature on the optical and surface properties of nonstoichiometric titanium oxide (TiOx ) thin films. The results were related to the investigation of the sensing response toward H₂ gas. The samples were prepared by the magnetron sputtering method using Ar:O₂ plasma with low oxygen content (20% and 30%). an increase in the amount of oxygen in the gas mixture supplied to the magnetron led to a decrease in the deposition rate. The thickness of the deposited thin films, determined by the use of an optical profiler, was found to be 600 nm and 200 nm, respectively. The coatings were then annealed in an ambient air atmosphere at a temperature in the range from 100°C to 800°C. additionally, the roughness of the coating surface was measured. To investigate the optical properties of the thin films, transmission and reflection spectra were measured, and parameters such as transmission coefficient, cutoff wavelength value, and optical band gap value were determined as functions of the annealing temperature. The sensing properties of the thin films were characterised on the basis of changes in a resistance value as a response to a mix of Ar:3.5% H₂. it was found that the oxidation of the thin films has a key influence not only on the response time of the TiOx thin films, but also on the character of the response.

4

Memristors : a Short Review on Fundamentals, Structures, Materials and Applications

Domaradzki Jarosław, Wojcieszak Damian, Kotwica Tomasz, Mańkowska Ewa

International Journal of Electronics and Telecommunications

|

2020

|

Vol. 66, No. 2

373--381

EN

The paper contains a short literature review on the subject of special type of thin film structures with resistive-switching memory effect. In the literature, such structures are commonly labeled as "memristors". The word "memristor" originates from two words: "memory" and "resistor". For the first time, the memristor was theoretically described in 1971 by Leon Chua as the 4th fundamental passive electronics element with a non-linear current-voltage behavior. The reported area of potential usage of memristor is enormous. It is predicted that the memristor could find application, for example in the domain of nonvolatile random access memory, flash memory, neuromorphic systems and so forth. However, in spite of the fact that plenty of papers have been published in the subject literature to date, the memristor still behaves as a "mysterious" electronic element. It seems that, one of the important reasons that such structures are not yet in practical use, is unsufficient knowledge of physical phenomena determining occurrence of the switching effect. The present paper contains a literature review of available descriptions of theoretical basis of the memristor structures, used materials, structure configurations and discussion about future prospects and limitations.

5

Wybrane właściwości cienkich warstw tlenków wolframu wytwarzanych przy różnych warunkach procesu rozpylania magnetronowego

Lubańska Aneta, Mańkowska Ewa, Mazur Michał

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2020

|

Vol. 61, nr 10

10--12

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań i analizy właściwości cienkich warstw tlenków wolframu wytworzonych metodą rozpylania magnetronowego. Proces wytwarzania przeprowadzono przy zmiennych warunkach technologicznych, takich jak proporcja mieszaniny gazów O2:Ar oraz odległość target-podłoże. Zwiększenie przepływu argonu w mieszaninie gazów O2:Ar podczas procesu spowodowało zmianę właściwości elektrycznych cienkich warstw z dielektrycznych na półprzewodnikowe. Ponadto, wyniki pomiarów współczynnika transmisji światła wykazały, że wraz ze wzrostem przepływu argonu przezroczystość warstw ulega pogorszeniu. Mniejsze odległości target-podłoże skutkowały zwiększeniem szybkości nanoszenia warstw. Wszystkie naniesione warstwy charakteryzowały się małą chropowatością oraz właściwościami hydrofilowymi powierzchni.

EN

The aim of the presented work is investigation of the properties of tungsten oxide thin films deposited by magnetron sputtering. The process was performed with use of various technological properties such as O2:Ar gas mixture ratios and target-substrate distance. Increase of argon content in O2:Ar gas mixture during process caused change of electrical properties of thin films from dielectric to semiconducting. Moreover, measurements of light transmission coefficient showed that thin layer transparency decreased with increase of argon content. Decrease of target-substrate distance resulted in an increase of deposition rate. All deposited thin films had low roughness and hydrophilic properties.

6

Właściwości termoelektryczne cienkich warstw tlenków miedzi wytworzonych metodą rozpylania magnetronowego

Mańkowska Ewa, Lubańska Aneta, Kaczmarek Danuta

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2020

|

Vol. 61, nr 10

4--6

PL

W niniejszej pracy przedstawiono wyniki badań właściwości termoelektrycznych cienkich warstw tlenków miedzi (CuxO). Metodą rozpylania magnetronowego wytworzono powłokę cienkowarstwową składającą się z krystalitów metalicznej miedzi oraz Cu2O. Wygrzewanie poprocesowe w temperaturach 200°C, 300°C i 350°C spowodowało zmiany składu fazowego powłoki. Rezystywność cienkiej warstwy CuxO tuż po naniesieniu wynosiła 1,9•10-4Ωcm, natomiast powłoki wygrzanej w temperaturze 200°C wynosiła 3,2 Ωcm. Dalszy wzrost temperatury wygrzewania powodował spadek wartości rezystywności. Na podstawie pomiarów współczynnika Seebecka stwierdzono, że wszystkie wytworzone warstwy charakteryzowały się dziurowym typem przewodnictwa.

EN

This paper provides the results of research on the thermoelectric properties of copper oxides (CuxO) thin films. Produced by magnetron sputtering method CuxO thin film consists of metallic copper and Cu2O crystallites. Post-process annealing at 200°C, 300°C and 350°C resulted in the modification of coating phase composition. The resistivity of the as-deposited CuxO thin film was equal to 1.9•10-4Ωcm, while the resistivity thin film annealed at 200°C was equal to 3.2 Ωcm. A further increase in the annealing temperature resulted in a decrease of resistivity value. Based on Seebeck coefficient measurements, it was found that all coatings were characterized by p-type conductivity.

7

Wpływ struktury na właściwości elektryczne oraz optyczne cienkich warstw na bazie tlenków tytanu i miedzi

Obstarczyk Agata, Kaczmarek Danuta, Posadowski Witold, Mańkowska Ewa, Grobelny Marcin

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2019

|

Vol. 60, nr 7

7--9

PL

W pracy przedstawiono wyniki badania wpływu struktury na właściwości elektryczne oraz optyczne cienkich warstw na bazie tlenków tytanu i miedzi. Cienkie warstwy tlenku miedzi oraz dwuwarstwy TiO₂/CuxO o różnej grubości TiO₂ na powierzchni CuxO były naniesione metodą rozpylania magnetronowego. Wytworzone dwuwarstwy TiO₂/CuxO o różnej grubości TiO₂ były nanokrystaliczne o jednoskośnej strukturze tlenku miedzi II (CuO). Średni rozmiar krystalitów był w zakresie od 10 nm do 14 nm. Stwierdzono, że rezystywność dla cienkiej warstwy CuO była równa 0,7•103 Ω•cm, natomiast dla struktur TiO₂/CuO była w zakresie 0,8•103 ÷ 1,5•103 Ω•cm. W przypadku powłok dwuwarstwowych TiO₂/CuO średnia wartość współczynnika transmisji światła wynosiła ponad 80%.

EN

This paper provides research investigation results and analysis of influence of the structure on electrical and optical properties of thin films based on the titanium and copper oxides. CuxO and TiO₂/CuxO thin films with different thickness of top TiO₂ layer coatings were deposited by the reactive magnetron sputtering method. TiO₂/CuxO bilayers with different thickness of top TiO₂ layer were nanocrystalline and had monoclinc structure of CuO. The crystallite sizes were in the range of 10 nm to 14 nm. It was found that the resistivity for the CuO film was equal to 0.7•103 Ω•cm, and for TiO₂/CuO structures was in the range of 0.8•103 ÷ 1.5•103 Ω•cm. As-prepared bilayers were well transparent, average transparency was above 80%.

8

Wpływ parametrów procesu technologicznego na właściwości cienkich warstw na bazie miedzi

Rogala Jacek, Wojcieszak Damian, Pastuszek Roman, Mańkowska Ewa

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2019

|

Vol. 60, nr 7

31--33

PL

W pracy przedstawiona została analiza wpływu parametrów procesu technologicznego wytwarzania cienkich warstw tlenków miedzi na ich właściwości strukturalne, optyczne oraz elektryczne. Badaniu poddane zostały warstwy wytworzone za pomocą metody stałoprądowego rozpylania magnetronowego w atmosferze mieszaniny O₂:Ar o zawartości O₂ wynoszącej odpowiednio 75% oraz 100%. Właściwości strukturalne badanych warstw określone zostały na podstawie badania metodą dyfrakcji rentgenowskiej. Właściwości optyczne scharakteryzowano na podstawie pomiaru transmisji światła, a elektryczne na podstawie charakterystyk prądowo-napięciowych. Badanie metodą XRD wykazało, że uzyskano warstwy CuO (tlenku miedzi II) w postaci tenorytu o średnim rozmiarze krystalitów wynoszącym około 13 nm. Badanie właściwości optycznych wykazało, że nie ma różnicy w transmisji światła dla promieniowania krótszego niż około 600 nm. Nieznaczne różnice zauważalne między warstwami widoczne są powyżej tej długości. Średnia wartość transmisji dla długości fali λ = 550 nm wynosiła 35%. Badanie właściwości elektrycznych wykazało, że warstwa naniesiona w mieszaninie O₂:Ar zawierającej 75% O₂ miała rezystancję wynoszącą około 17 kΩ podczas gdy rezystancja warstwy wytworzonej w atmosferze wyłącznie tlenowej wynosiła około 5 kΩ.

EN

The paper presents an analysis of the impact of the parameters of the technological process of copper oxides thin films on their structural, optical and electrical properties. Investigated films were deposited using DC magnetron sputtering method in the atmosphere of the O₂:Ar mixture with an O₂ content of 75% and 100% respectively. The structural properties of the investigated films were determined based on the X-ray diffraction method. Optical properties were characterized on the basis of light transmission measurements, and electrical properties based on current- -voltage characteristics. The XRD showed that CuO (copper oxide II) films were obtained in the form of a tenorite with an average crystallite size of about 13 nm. The investigation of the optical properties showed that there is no difference in light transmission for wavelength shorter than approximately 600 nm. Slight differences between the layers are visible above this length. The average transmission value at wavelength λ = 550 nm was 35%, so these layers can be used in transparent electronics. Testing of electrical properties showed that the layer deposited in the O₂:Ar gas mixture containing 75% of O₂ had a resistance of approximately 17 kΩ, when the resistance of the layer prepared in a pure oxygen atmosphere of approximately 5 kΩ.

9

Nanoproszki na bazie TiO₂ do wytwarzania powłok samoczyszczących

Mańkowska Ewa, Kaczmarek Danuta, Obstarczyk Agata, Maciej Strzyżewski

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2019

|

Vol. 60, nr 7

24--26

PL

W pracy zaprezentowano wyniki badania wpływu ilości domieszki (2% at. oraz 4% at.) oraz temperatury wygrzewania (300°C i 600°C) na zdolność do rozkładu oranżu metylowego przez nanocząstki dwutlenku tytanu domieszkowane cerem (TiO₂:Ce) w wyniku procesu fotokatalizy. Nanocząstki TiO₂ zostały wytworzone metodą zol-żel, przy użyciu TTiP jako prekursora. Zaobserwowano, że lepsze właściwości fotokatalityczne ma próbka domieszkowana mniejszą ilością ceru, co oznacza, że istnieje optymalna zawartość domieszki. Aktywność fotokatalityczna tej próbki wynosiła 16,7%. Wygrzewanie w wysokiej temperaturze miało negatywny wpływ na zdolności próbek do rozkładu barwnika, gdyż aktywność fotokatalityczna żadnej z wygrzanych próbek nie przekroczyła 4%.

EN

This paper presents the results of the investigation of concentration of the dopant (2 at.% Ce and 4 at.% Ce) and high-temperature annealing (300°C i 600°C) on the decomposition of methyl orange by titanium dioxide nanoparticles doped with cerium (TiO₂:Ce) as a result of photocatalysis process. Methyl orange was decomposed by TiO₂:Ce nanoparticles, which were synthesized by sol-gel technique with using TTiP as a precursor. It was observed that the higher photocatalytic activity has been obtained by TiO₂ doped with smaller amount of cerium, which suggests the existence of the optimum dopant concentration. The photocatalytic activity of this nanoparticles was equal to 16.7%. Moreover, high-temperature annealing had a negative effect on TiO₂:Ce nanoparticles on decomposition ability, due to the fact that the photocatalytic activity of all annealed nanoparticles did not achieve 4%.