Ученые ЛЭТИ получили композиционный материал для высокочувствительных датчиков опасных газов
Специалисты Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) совместно с коллегами из Казахстана синтезировали новый композит с иерархической пористой структурой на основе кремния и оксида цинка. Полученный материал подходит для массового производства высокочувствительных датчиков опасных газов.
Для контроля состояния атмосферы и защиты человека от негативных воздействий вредных газов на опасном производстве нужны точные и недорогие газоанализаторы. Однако пока их массовое производство не налажено.
«Мы синтезировали новый композиционный наноматериал. В его основе — подложка из мезо-макропористого кремния с иерархическим строением, покрытая слоями оксида цинка (ZnO). В данной работе мы исследовали особенности формирования оксида цинка на различных уровнях иерархии пористой текстуры. Наши исследования показывают, что благодаря своим характеристикам полученная структура является перспективной для создания высокочувствительных датчиков опасных газов», — рассказала один из авторов исследования, доцент кафедры микро- и наноэлектроники СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Юлия Спивак.
В качестве подложки ученые использовался пористый кремний, так как его пористая структура позволяет увеличить рабочую поверхность будущего сенсора, что повышает чувствительность устройства. Кроме того, кремний — широко распространенный полупроводниковый материал, благодаря этому новый композит будет гораздо проще внедрить в производство.
Подложку из пористого кремния синтезировали в ЛЭТИ. Затем исследователи из Казахстана при помощи пневматического аэрографа наносили жидкий раствор оксида цинка при температуре 350-400 градусов. Таким образом на кремниевых подложках последовательно образовывалось несколько наноразмерных слоев ZnO. Полученные композиты обжигали при высокой температуре.
Физические и электронные свойства полученного материала авторы изучали с помощью методов сканирующей электронной микроскопии, атомно-силовой микроскопии, а также ЭПР-спектроскопии. Результаты исследования показали высокую чувствительность и селективность композитов к загрязнителям.
По мнению ученых, сенсоры на основе нового композита можно будет использовать в высокочувствительных датчиках нового поколения.