Лекции_2 / ТЛ8_сенсорика и полупроводники
.pdf
04.12.2013
Устройствополупроводникового сенсора
21
Полупроводниковые сенсорыи селективность
22
© ИОНХ РАН © Севастьянов В.Г., Попов |
|
В.С. |
11 |
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
04.12.2013
Основные методы синтеза диоксида олова для сенсорики
Осаждение из растворов
Золь – гель технология
Гидротермальный метод
Пиролиз
Выращивание диоксида олова из пара монооксида олова
Химическое парофазное осаждение
Плазменные методы
Физическое парофазное осаждение
23
Химическое парофазноеосаждение
(CVD)
24
© ИОНХ РАН © Севастьянов В.Г., Попов |
|
В.С. |
12 |
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
04.12.2013
Прекурсоры
тетрахлорид олова (IV)
алкил-замещенные хлориды олова(IV): (CH3)2SnCl2 и
C4H9SnCl3
тетраметилолово (IV)
гидрид олова (IV)
дибутил-диацетатолово (IV) (C4H9)2Sn(OOCCH3)2
гексафторацетилацетонат и трифторацетилацетонат олова (II)
25
Новыелетучиепрекурсоры
[Sn(18К6)Cl4] [Sn(Н2О)2Cl4]·15К5 [Sn(Н2О)2Cl4]·18К6
[Sn(AcAc)2Cl2]
26
© ИОНХ РАН © Севастьянов В.Г., Попов |
|
В.С. |
13 |
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
04.12.2013
|
|
[Sn(Н2О)2Cl4]·18К6 |
|
|
|
|
|
|
||
1) [Sn(H2O)Cl2]·H2O + HCl(конц.) = H[SnCl3] + 2H2O |
|
|
Ромбическиекристаллы |
|||||||
2) 2H[SnCl3] + 2 (18К6) + |
2НCl + О2(Возд.) + 2H2O = |
2[Sn(Н2О)2Cl4]·18К6 |
a, Å |
|
|
16.871(1) |
||||
b, Å |
|
|
7.7305(7) |
|||||||
|
|
Т |
.(приР=10±1Па) =91±1°C |
c, Å |
|
|
16.939(1) |
|||
|
|
субл |
|
|
|
V, Å3 |
|
|
2209.2(3) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Z |
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
Пр.гр. |
|
|
Cmca |
|
|
|
|
|
|
|
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
|
|
|
|
|
|
|
[Sn(H2O)2Cl4]·18К6-Расчет |
|||
|
|
|
|
|
|
Интенсивность |
[Sn(H2O)2Cl4]·18К6 -длясублимата |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Sn-Cl |
2.376 Å |
|
|
|
|
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
|
|
|
|
|
|
|
2 ,град. |
|
||
Sn-О |
2.142 Å |
|
|
* Строение по данным РСА (Совместно с |
|
|||||
|
|
|
|
27 |
||||||
|
о |
|
|
лабораторией |
кристаллохимии |
|
и |
|||
Cl-Sn-O |
90,53 |
|
|
рентгеноструктурного анализа ИОНХ РАН) |
||||||
Строение [Sn(Н О) Cl ]·18К6·2Н О |
||||
|
2 |
2 |
4 |
2 |
|
втвердой фазепо даннымРСА |
|||
|
|
|
Ромбические |
|
*Строение |
по |
|
кристаллы |
|
|
|
|
||
данным |
РСА |
|
a,Å |
14.206(2) |
(Совместно |
с |
|
b,Å |
20.376(3) |
лабораторией |
и |
|
||
кристаллохимии |
|
c,Å |
8.319(1) |
|
рентгеноструктурного |
|
|||
анализа) |
|
|
V, Å3 |
2408.0(6) |
|
|
|
||
|
|
|
Z |
4 |
|
|
|
Пр.гр. |
Pnа21 |
|
|
|
|
28 |
© ИОНХ РАН © Севастьянов В.Г., Попов |
|
|
|
|
В.С. |
|
|
|
14 |
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
04.12.2013
[Sn(Н2О)2Cl4]·15К5
1) [Sn(H2O)Cl2]·H2O + HCl(конц.) = H[SnCl3] + 2H2O
Тсубл.(при Р=10±1Па) =90±1°C
2) 2H[SnCl3] + 2(15К5) + 2НCl + О2(Возд.) + 2H2O = 2[Sn(Н2О)2Cl4]·15К5
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
|
|
[Sn(H2O)2Cl4]·15К5Расчет * |
|
|
Интенсивность |
[Sn(H2O)2Cl4]·15К5 - Эксперимент |
|||
|
|
для сублимата |
|
|
|
|
|
|
|
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
|
|
2 , град. |
|
|
* Структурные данныеиз:
Hough E., Nicholson D.G., Vasudevan A.K., X-Ray crystal structure of the complex of 15-crown-5 (1,4,7,10,13pentaoxacyclopentadecane) with diaquatetrachlorotin(IV) at 120 K, J.Chem.Soc.,Dalton Trans., 1986, v. 11, pp. 2335- 29 2337.
Ионныетоки
[Sn(18K6)Cl4] |
[Sn(H2O)2Cl4] 18K6 |
1 |
- полный ионный ток; |
1 |
- полный ионный ток; |
2 |
- [C5H12O]+; |
||
2 |
- [C5H12O]+; |
3 |
- [SnCl3]+; |
3 |
- [SnCl3]+; |
4 |
+ |
4 |
- [SnCl3(C5H12O)]+; |
- [SnCl3(C5H12O)] ; |
|
5 |
- [SnCl(18K6)]+, |
||
5 |
- [SnCl(18K6)]+ |
6 |
- [SnCl3H2O (18K6)] + |
*Совместно с Московским государственным педагогическим университетом 30
© ИОНХ РАН © Севастьянов В.Г., Попов |
|
В.С. |
15 |
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
04.12.2013
Температурныезависимостиионныхтоков [SnCl3]+ и [C5H12O]+ в интервалетемператур
350380Кдля соединения[Sn(18K6)Cl4]
[C5H12O]+
[SnCl3]+
sHo298 = 76.5±13.0 кДж/моль
энтальпия парообразования согласно методу «аддитивных схем»: vHo298 расч = 78,9±7,7 кДж/моль
*Совместно с Московским государственным педагогическим университетом 31
Термохимические свойствасоединений
Соединение |
Тпл., °C |
Тначала разл., °C |
[Sn(AcAc)2Cl2] |
200±5 |
270±5 |
|
|
|
[Sn(Н2О)2Cl4]·18К6 |
132±5 |
190±5 |
|
|
|
[Sn(18К6)Сl4] |
130±5 |
162±5 |
|
|
|
[Sn(Н2О)2Cl4]·15К5 |
212±5 |
287±5 |
|
|
|
* Температуры плавления и начала разложения определены с использованием термоанализатора STD Q600 в токе аргона 20 мл/мин, скоростьнагрева 10 С/мин,массанавесок12-15мг.
32
© ИОНХ РАН © Севастьянов В.Г., Попов |
|
В.С. |
16 |
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
04.12.2013
Получение покрытий диоксида олова с использованием синтезированных летучих соединений
|
|
Химическое |
|
|
Химическое |
|
парофазное |
|
|
|
осаждениепри |
|
Химическое |
|
парофазное |
|
|
||
|
атмосферном |
|
парофазное |
|
осаждениепри |
|
|
||
|
давлении cВЧ |
|
осаждение |
|
атмосферном |
|
|
||
|
нагревомв зоне |
|
сучастием |
|
давлении – CVD |
|
|
||
|
деструкции – CVD |
|
аэрозоля |
|
реакторсгорячей |
|
|
||
|
реакторсхолодной |
|
(AACVD) |
|
стенкой (APCVD) |
|
|
||
|
стенкой (APCVDc |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ВЧ нагревом) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
33 |
|
СЭМ покрытий, полученных APCVD с холодной стенкой
|
25 |
|
Dср=160 нм |
||
% |
|
|
|||
20 |
|
|
|
|
|
частиц, |
15 |
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
доля |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
150 |
200 |
250 |
300 |
|
100 |
||||
|
|
|
нм |
|
|
Покрытиедиоксида олова на кремнии,
прекурсор[Sn(Н2О)2Cl4]·18К6
|
45 |
Dср=180 нм |
% |
40 |
|
35 |
||
частиц, |
30 |
|
25 |
|
|
20 |
|
|
15 |
|
|
доля |
|
|
10 |
|
|
5 |
|
|
|
0 |
50 100150200250300350400450 |
|
|
|
|
|
нм |
|
35 |
|
|
|
Dср=60 нм |
|
|
30 |
|
|
|
||
, % |
25 |
|
|
|
|
|
частиц |
20 |
|
|
|
|
|
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Доля |
10 |
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
20 |
40 |
60 |
80 |
100 120 140 160 |
|
0 |
|||||
|
|
|
|
|
нм |
|
Покрытиедиоксидаолова на кремнии,
прекурсор [Sn(Н2О)2Cl4]·15
|
35 |
|
|
|
Dср=20 нм |
|||
|
30 |
|
|
|
||||
% |
25 |
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
частиц |
20 |
|
|
|
|
|
|
40нм |
15 |
|
|
|
|
|
|
||
Доля |
10 |
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
|
|
|
|
нм |
|
|
|
|
Покрытиедиоксида олова на кремнии, |
Покрытиедиоксида олова на кремнии, |
34 |
прекурсор[Sn(18К6)Сl4] |
прекурсор[Sn(AcAc)2Cl2] |
|
© ИОНХ РАН © Севастьянов В.Г., Попов |
|
В.С. |
17 |
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
04.12.2013
СЭМ покрытий, полученныхметодомAPCVDс горячейстенкой
Покрытие диоксида олова накремнии, |
Покрытие диоксида олова накремнии, |
прекурсор [Sn(Н2О)2Cl4]·18К6 |
прекурсор [Sn(Н2О)2Cl4]·15К5 |
Покрытие диоксида олова накремнии, |
Покрытие диоксида олова накремнии, |
35 |
прекурсор [Sn(18К6)Сl4] |
прекурсор [Sn(АсАс)2Cl2] |
|
Исследование покрытий, полученных ААCVD
АСМ пленок, осажденных при различных |
РФА пленок, осажденных при 400°С |
|||||||||
температурах: |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
50 |
55 |
60 |
65 |
|
||||||||||
250ºC |
|
400ºC |
100nm |
100nm |
|
Прекурсор [Sn(18К6)Cl4]
100nm |
100nm |
Прекурсор [Sn(Н2О)2Cl4]·18К6
550ºC
100nm |
100nm |
Интенсивность
[Sn(18K6)Cl4]
Cassiterite, syn - SnO2
Corundum, syn - Al2O3 
Spinel, syn - MgAl2O4
[Sn(Н2О)2Cl4]·18К6
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
50 |
55 |
60 |
65 |
2 , град.
36
Совместно с Университетом Ровиры и Вирджили (Испания)
© ИОНХ РАН © Севастьянов В.Г., Попов |
|
В.С. |
18 |
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
04.12.2013
© ИОНХ РАН © Севастьянов В.Г., Попов |
|
В.С. |
19 |
Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)