Помощь студентам в учебе
ГАЗОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ПОЛИМОРФНЫХ СТРУКТУР ОКСИДА ГАЛЛИЯ
|
ВВЕДЕНИЕ 3
1.1 Структурные и полупроводниковые свойства метастабильных а- и е(к)-фаз оксида галлия7
1.2 Газовая чувствительность полиморфных фаз оксида галлия 10
1.3 Влияние полиморфизма на газочувствительные свойства металлооксидных
полупроводников 13
ВЫВОДЫ ПО ЛИТЕРАТУРНОМУ ОБЗОРУ 18
2.1 Метод получения полиморфных фаз оксида галлия 19
2.2. Методики исследования структурных, электрофизических и газочувствительных свойств структур на основе метастабильных а- и е(к)-фаз Ga2Os 21
3 Электрические и газочувствительные свойств a-Ga2Os 23
3.1 Влияние концентрации примеси олова на газочувствительные свойства МПМ структур а-Ga2Os 23
4 Газочувствительные свойства e(K)-Ga2Os 33
4.1 Влияние концентрации легирующей примеси на газочувствительные свойства e(K)-Ga2Os ..33
4.2 Влияние облучения ионами Si+на электрические и газочувствительные свойства структурe (K)-Ga2Os 37
5 Электрические и газочувствительные свойств структур a-Ga2Os/e(K)-Ga2O3 45
5.1 Исследование газочувствительных свойств структур a-Ga2O3/e(K)-Ga2O3 при воздействии водорода 45
5.2 Влияние кислорода на электрические и газочувствительные свойства структур a-Ga2O3/e(K)-Ga2O3 46
5.3 Исследование газочувствительных свойств структур a-Ga2O3/e(K)-Ga2O3 с островками каталитически активной платины на поверхности 52
5.4 Влияние металла контактов на газочувствительные свойства структур a-Ga2O3/ e(K)-Ga2O3 .55
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 57
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 59
1.1 Структурные и полупроводниковые свойства метастабильных а- и е(к)-фаз оксида галлия7
1.2 Газовая чувствительность полиморфных фаз оксида галлия 10
1.3 Влияние полиморфизма на газочувствительные свойства металлооксидных
полупроводников 13
ВЫВОДЫ ПО ЛИТЕРАТУРНОМУ ОБЗОРУ 18
2.1 Метод получения полиморфных фаз оксида галлия 19
2.2. Методики исследования структурных, электрофизических и газочувствительных свойств структур на основе метастабильных а- и е(к)-фаз Ga2Os 21
3 Электрические и газочувствительные свойств a-Ga2Os 23
3.1 Влияние концентрации примеси олова на газочувствительные свойства МПМ структур а-Ga2Os 23
4 Газочувствительные свойства e(K)-Ga2Os 33
4.1 Влияние концентрации легирующей примеси на газочувствительные свойства e(K)-Ga2Os ..33
4.2 Влияние облучения ионами Si+на электрические и газочувствительные свойства структурe (K)-Ga2Os 37
5 Электрические и газочувствительные свойств структур a-Ga2Os/e(K)-Ga2O3 45
5.1 Исследование газочувствительных свойств структур a-Ga2O3/e(K)-Ga2O3 при воздействии водорода 45
5.2 Влияние кислорода на электрические и газочувствительные свойства структур a-Ga2O3/e(K)-Ga2O3 46
5.3 Исследование газочувствительных свойств структур a-Ga2O3/e(K)-Ga2O3 с островками каталитически активной платины на поверхности 52
5.4 Влияние металла контактов на газочувствительные свойства структур a-Ga2O3/ e(K)-Ga2O3 .55
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 57
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 59
Актуальность темы исследований. В настоящее время отмечается повышенный интерес к метастабильным а- и в(к)- фазам широкозонного полупроводника ОазОз. Достигнут значительный прогресс в росте их эпитаксиальных плёнок. Корундообразная a-фаза обладает среди всех политипов оксида галлия наибольшей шириной запрещенной зоны Eg,не менее 5.3 эВ, и при легировании Sn или Si имеет высокую донорную проводимость. В тоже время в-фаза с Egблизкой к 4.9 эВ является второй после р-СтазОз по температурной стабильности. в-ОазОз интересна тем, что обладает спонтанной поляризацией. Оба указанных политипа оксида галлия уже сейчас опробованы для ряда применений в области электронных приборов и сенсоров, а именно: прототипы диодов с барьером Шоттки; полевые транзисторы; УФ-детекторы; HEMT-транзисторы. Так же известно, что использование разных полиморфов сказываются на газовой чувствительности структур металлооксидных полупроводников (МО1111) на основе W, Mo, Ti и In. В зависимости от выбранного МО1111 и его фазы можно получать сенсоры различных газов. Это говорит о важности выбора полиморфов и исследование их без включения других фаз для разработки селективных датчиков разных газов на основе ОазОз. Иодобные исследования для структур на основе ОазОз на данный момент не проводились. Вмести с этим Р-Оа?Оз достаточно хорошо исследована и на ее основе уже изготавливают коммерческие варианты сенсоров, что говорит о перспективности использования данного материала в качестве газовых сенсоров.
Степень разработанности исследований.Исследования газочувствительных свойств Р-ОазОз ведутся еще с конца 80-х годов прошлого века, проведено множество исследований и даже есть коммерческие варианты исполнения сенсоров на основе этой фазы. Исследования газочувствительных свойств а- и в(к)- фаз ОазОз начались несколько лет назад и находятся еще на начальном этапе развития, но даже по первым результатам можно сделать выводы, что сенсоры на основе метастабильных фаз превосходят по некоторым параметрам сенсоры на основе Р-Оа?Оз и другие материалы, используемые в газовой сенсорике.
Целью диссертационной работыявляется исследование газочувствительных свойств метастабильных фаз оксида галлия.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Исследовать электрофизические и газочувствительные свойства гомофазных а- и е(к)-фаз Ga2O3 и гетерофазных структур на их основе, при разных температурах нагрева и воздействии различных газов.
2. Установить влияние фазы, вида легирующей примеси и ее концентрации на газочувствительные свойства структур.
3. Разработать механизмы чувствительности для гомофазных а- и е(к)-фаз Ga2O3 и гетерофазных структур на их основе.
Научная новизна:
1. Показана зависимость газочувствительных свойств, отклика, быстродействия и диапазона рабочих температур от концентрации легирующей примеси для образцов на основе а- и е(к)-фаз Ga2O3.
2. Разработаны механизмы сенсорного эффекта для образцов на основе а- и е(к)-фаз Ga2O3.
Теоретическая и практическая значимость работызаключается в исследовании газовой чувствительности метастабильных гомофазных и полиморфных структур на основе а- и е(к)-фаз Ga2O3. Установлено влияние концентрации и вида легирующей примеси на газочувствительные свойства структур на основе а- и е(к)-фаз Ga2O3 и описание сенсорного эффекта для этих структур. На основе а- и е(к)-фаз Ga2O3 можно разрабатывать сенсоры низких концентраций водорода с высоким быстродействием и величиной отклика, данные сенсоры отличаются широким диапазоном чувствительности от единиц ppm до десятков тысяч. Так же можно получить низкотемпературные сенсоры кислорода с рабочим диапазоном от 150 до 250 °C.
Методология и методы исследования.Рентгеноструктурный анализ для определения фазового состава исследуемых структур, был проведен при помощи дифрактометров высокого разрешения Bruker D8 DISCOVER. Для исследования особенностей рельефа поверхности образцов использовался сканирующий электронный микроскоп Tescan MIRA 3 LMU. Сканирование выполнялось при ускоряющих напряжениях 15 и 20 кВ. Кроме этого, микрорельеф поверхности части образцов исследовался при помощи сканирующей электронной микроскопии (SEM). Толщины контактов, определялись при помощи профилометра.
В работе исследовались электрофизические и газочувствительные характеристики структур на основе а- и е(к)-фаз Ga2O3. Проводилось измерение вольтамперных характеристик (ВАХ) и временных зависимостей тока в атмосфере чистого сухого воздуха и при воздействии различными газами (CO, CO2, O2, NO, NO2, H2, CH4, NH3), измерения при воздействии кислорода проводились в атмосфере азота. Нужная атмосфера в камере задавалась с помощью генератора газовых смесей Микрогаз Ф-06 фирмы Интера с регуляторами массового расхода газа Bronkhorst с точностью задания газовой смеси ± 0.5 %. Измерения ВАХ и временных зависимостей тока проводились при помощи источника - измерителя Keithley 2636A, позволяющего проводить измерения малых токов, вплоть до 10-11 - 10-12 А с точностью ± 0.02 %. Процесс измерения характеристик образцов проводился с помощью программы, разработанной в среде Lab View.
Расчеты газочувствительных характеристик проводились по общепринятым формулах, используемым в литературе.
Положения, выносимые на защиту:
1. Механизм газовой чувствительности структур на основе монокристаллических пленок ц-ОазОз, полученных методом HVPE и толщиной 2 мкм, заключается в образовании дипольного слоя на границе раздела контакта Pt и ц-ОазОз и описывается Ленгмюровской адсорбцией H2 для структур на основе контакта каталитически активной Pt и полупроводника.
2. Механизм газовой чувствительности структур на основе е(к)-Оа?Оз полученных методом HVPE и толщиной 0.5 мкм заключается в хемосорбции на поверхности е(к)-Оа2Оз атомарного кислорода из воздуха, который захватывает электроны из зоны проводимости полупроводника и приводит к образованию области пространственного заряда в приповерхностной части образцов.
3. Увеличение концентрации легирующей примеси в структурах на основе е(к)-Оа2Оз приводит к возрастанию плотности хемосорбированного на поверхности кислорода, что вызывает увеличение отклика на восстановительные газы и приводит к сдвигу рабочих температур в низкотемпературную область.
Степень достоверности результатов исследований.
Достоверность полученных результатов подтверждается при помощи неоднократно проведенных экспериментов при использовании самого современного измерительного оборудования, сопрягаемого с ПК, и специально разработанных программ.
Апробация результатов исследований. Результаты исследований были представлены на следующих конференциях и конкурсах:
1. Всероссийский инженерный конкурс «ВИК-2019» (Симферополь, 2019).
2. Семинар по проблемам физики конденсированного состояния вещества
«СПФКС-21» (Екатеринбург, 2021).
3. VIII Всероссийский с международным участием Молодежный научный форум «Open Science 2021» (Гатчина, 2021)
Помимо этого, было написано 8 статей по результатам исследований, опубликованных в журналах, цитируемых WoS, Scopus и перечнем ВАК, которые активно цитируются российскими и зарубежными авторами:
1. Almaev A.V., Chernikov E.V., Kushnarev B.O., Yakovlev N.N. Effect of oxygen on the properties of Ga2O3:Si thin films. Journal of Physics: Conference Series. 2019, 1410(1), 012201.
2. Almaev A.V., Yakovlev N.N., Kalygina V.M., Kopyev V.V., Chernikov E.V., [et al.]. Hydrogen influence on electrical properties of Pt-contacted a-GaiOrc-GazCO structures grown on patterned sapphire substrates. Journal of physics D: Applied Physics. 2020. Vol. 53, № 41. P. 414004(9pp).
3. Yakovlev N.N., Nikolaev V.I., Stepanov S.I., Almaev A.V., Pechnikov A.I., Chernikov E.V., Kushnarev B.O. Effect of oxygen on the electrical conductivity of Pt-contacted a-Ga2O3/;:(i<)-Ga2O3 MSM structures on patterned sapphire substrates. IEEE Sensors Journal. 2021. Vol. 21, № 13. P. 14636-14644.
4. Almaev A.V., Nikolaev V.I., Butenko P.N., Yakovlev N.N., Sinyugin I.M., Shapenkov
5. V., [et al.]. Gas sensors based on pseudo - hexagonal phase of gallium oxide. Physica Status Solidi B: Basic Research. 2022. Vol. 258, № 9. P. 2100306.
5. Almaev A.V., Chernikov E.V., Novikov V.A., Kushnarev B.O., Yakovlev N.N., Chupriakova E.V., Oleinik V.L., Lozinskaya A.D., [et al.]. Impact of Cr2O3 additives on the gas-sensitive properties of P-Ga2O3 thin films to oxygen, hydrogen, carbon monoxide and toluene vapors //Journal of vacuum science & technology A: Vacuum, surfaces, and films. 2021. Vol. 39, № 2. P. 023405.
6. Almaev A.V., Yakovlev N.N., Chernikov E.V., Kushnarev B.O., [et al.]. Effect of Ambient Humidity on the Electrical Conductivity of Polymorphic Ga2O3 Structures //Semiconductors. 2021. Vol. 55, № 4. P. 346-353.
7. Almaev A.V., Nikolaev V.I., Yakovlev N.N., Chernikov E.V., [et al.]. Hydrogen sensors based on Pt/a-Ga2O3:Sn/Pt structures. Sensors and Actuators B: Chemical 2022. 364, 131904.
8. Алмаев А.В., Яковлев Н.Н., Черников Е.В., Кушнарёв Б.О., и др. Влияние влажности окружающей среды на электрическую проводимость полиморфных Ga2Oз-структур. Физика и техника полупроводников. 2021. Т. 55, № 3. С. 269-276.
Степень разработанности исследований.Исследования газочувствительных свойств Р-ОазОз ведутся еще с конца 80-х годов прошлого века, проведено множество исследований и даже есть коммерческие варианты исполнения сенсоров на основе этой фазы. Исследования газочувствительных свойств а- и в(к)- фаз ОазОз начались несколько лет назад и находятся еще на начальном этапе развития, но даже по первым результатам можно сделать выводы, что сенсоры на основе метастабильных фаз превосходят по некоторым параметрам сенсоры на основе Р-Оа?Оз и другие материалы, используемые в газовой сенсорике.
Целью диссертационной работыявляется исследование газочувствительных свойств метастабильных фаз оксида галлия.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Исследовать электрофизические и газочувствительные свойства гомофазных а- и е(к)-фаз Ga2O3 и гетерофазных структур на их основе, при разных температурах нагрева и воздействии различных газов.
2. Установить влияние фазы, вида легирующей примеси и ее концентрации на газочувствительные свойства структур.
3. Разработать механизмы чувствительности для гомофазных а- и е(к)-фаз Ga2O3 и гетерофазных структур на их основе.
Научная новизна:
1. Показана зависимость газочувствительных свойств, отклика, быстродействия и диапазона рабочих температур от концентрации легирующей примеси для образцов на основе а- и е(к)-фаз Ga2O3.
2. Разработаны механизмы сенсорного эффекта для образцов на основе а- и е(к)-фаз Ga2O3.
Теоретическая и практическая значимость работызаключается в исследовании газовой чувствительности метастабильных гомофазных и полиморфных структур на основе а- и е(к)-фаз Ga2O3. Установлено влияние концентрации и вида легирующей примеси на газочувствительные свойства структур на основе а- и е(к)-фаз Ga2O3 и описание сенсорного эффекта для этих структур. На основе а- и е(к)-фаз Ga2O3 можно разрабатывать сенсоры низких концентраций водорода с высоким быстродействием и величиной отклика, данные сенсоры отличаются широким диапазоном чувствительности от единиц ppm до десятков тысяч. Так же можно получить низкотемпературные сенсоры кислорода с рабочим диапазоном от 150 до 250 °C.
Методология и методы исследования.Рентгеноструктурный анализ для определения фазового состава исследуемых структур, был проведен при помощи дифрактометров высокого разрешения Bruker D8 DISCOVER. Для исследования особенностей рельефа поверхности образцов использовался сканирующий электронный микроскоп Tescan MIRA 3 LMU. Сканирование выполнялось при ускоряющих напряжениях 15 и 20 кВ. Кроме этого, микрорельеф поверхности части образцов исследовался при помощи сканирующей электронной микроскопии (SEM). Толщины контактов, определялись при помощи профилометра.
В работе исследовались электрофизические и газочувствительные характеристики структур на основе а- и е(к)-фаз Ga2O3. Проводилось измерение вольтамперных характеристик (ВАХ) и временных зависимостей тока в атмосфере чистого сухого воздуха и при воздействии различными газами (CO, CO2, O2, NO, NO2, H2, CH4, NH3), измерения при воздействии кислорода проводились в атмосфере азота. Нужная атмосфера в камере задавалась с помощью генератора газовых смесей Микрогаз Ф-06 фирмы Интера с регуляторами массового расхода газа Bronkhorst с точностью задания газовой смеси ± 0.5 %. Измерения ВАХ и временных зависимостей тока проводились при помощи источника - измерителя Keithley 2636A, позволяющего проводить измерения малых токов, вплоть до 10-11 - 10-12 А с точностью ± 0.02 %. Процесс измерения характеристик образцов проводился с помощью программы, разработанной в среде Lab View.
Расчеты газочувствительных характеристик проводились по общепринятым формулах, используемым в литературе.
Положения, выносимые на защиту:
1. Механизм газовой чувствительности структур на основе монокристаллических пленок ц-ОазОз, полученных методом HVPE и толщиной 2 мкм, заключается в образовании дипольного слоя на границе раздела контакта Pt и ц-ОазОз и описывается Ленгмюровской адсорбцией H2 для структур на основе контакта каталитически активной Pt и полупроводника.
2. Механизм газовой чувствительности структур на основе е(к)-Оа?Оз полученных методом HVPE и толщиной 0.5 мкм заключается в хемосорбции на поверхности е(к)-Оа2Оз атомарного кислорода из воздуха, который захватывает электроны из зоны проводимости полупроводника и приводит к образованию области пространственного заряда в приповерхностной части образцов.
3. Увеличение концентрации легирующей примеси в структурах на основе е(к)-Оа2Оз приводит к возрастанию плотности хемосорбированного на поверхности кислорода, что вызывает увеличение отклика на восстановительные газы и приводит к сдвигу рабочих температур в низкотемпературную область.
Степень достоверности результатов исследований.
Достоверность полученных результатов подтверждается при помощи неоднократно проведенных экспериментов при использовании самого современного измерительного оборудования, сопрягаемого с ПК, и специально разработанных программ.
Апробация результатов исследований. Результаты исследований были представлены на следующих конференциях и конкурсах:
1. Всероссийский инженерный конкурс «ВИК-2019» (Симферополь, 2019).
2. Семинар по проблемам физики конденсированного состояния вещества
«СПФКС-21» (Екатеринбург, 2021).
3. VIII Всероссийский с международным участием Молодежный научный форум «Open Science 2021» (Гатчина, 2021)
Помимо этого, было написано 8 статей по результатам исследований, опубликованных в журналах, цитируемых WoS, Scopus и перечнем ВАК, которые активно цитируются российскими и зарубежными авторами:
1. Almaev A.V., Chernikov E.V., Kushnarev B.O., Yakovlev N.N. Effect of oxygen on the properties of Ga2O3:Si thin films. Journal of Physics: Conference Series. 2019, 1410(1), 012201.
2. Almaev A.V., Yakovlev N.N., Kalygina V.M., Kopyev V.V., Chernikov E.V., [et al.]. Hydrogen influence on electrical properties of Pt-contacted a-GaiOrc-GazCO structures grown on patterned sapphire substrates. Journal of physics D: Applied Physics. 2020. Vol. 53, № 41. P. 414004(9pp).
3. Yakovlev N.N., Nikolaev V.I., Stepanov S.I., Almaev A.V., Pechnikov A.I., Chernikov E.V., Kushnarev B.O. Effect of oxygen on the electrical conductivity of Pt-contacted a-Ga2O3/;:(i<)-Ga2O3 MSM structures on patterned sapphire substrates. IEEE Sensors Journal. 2021. Vol. 21, № 13. P. 14636-14644.
4. Almaev A.V., Nikolaev V.I., Butenko P.N., Yakovlev N.N., Sinyugin I.M., Shapenkov
5. V., [et al.]. Gas sensors based on pseudo - hexagonal phase of gallium oxide. Physica Status Solidi B: Basic Research. 2022. Vol. 258, № 9. P. 2100306.
5. Almaev A.V., Chernikov E.V., Novikov V.A., Kushnarev B.O., Yakovlev N.N., Chupriakova E.V., Oleinik V.L., Lozinskaya A.D., [et al.]. Impact of Cr2O3 additives on the gas-sensitive properties of P-Ga2O3 thin films to oxygen, hydrogen, carbon monoxide and toluene vapors //Journal of vacuum science & technology A: Vacuum, surfaces, and films. 2021. Vol. 39, № 2. P. 023405.
6. Almaev A.V., Yakovlev N.N., Chernikov E.V., Kushnarev B.O., [et al.]. Effect of Ambient Humidity on the Electrical Conductivity of Polymorphic Ga2O3 Structures //Semiconductors. 2021. Vol. 55, № 4. P. 346-353.
7. Almaev A.V., Nikolaev V.I., Yakovlev N.N., Chernikov E.V., [et al.]. Hydrogen sensors based on Pt/a-Ga2O3:Sn/Pt structures. Sensors and Actuators B: Chemical 2022. 364, 131904.
8. Алмаев А.В., Яковлев Н.Н., Черников Е.В., Кушнарёв Б.О., и др. Влияние влажности окружающей среды на электрическую проводимость полиморфных Ga2Oз-структур. Физика и техника полупроводников. 2021. Т. 55, № 3. С. 269-276.
1. Для структур Pt/a-Ga2O3:Sn, толщиной 2 мкм ключевую роль в чувствительности структур к Н2 играет контакт Pt/a-Ga2O3. Чувствительность исследованных структур а- Ga2O3:Sn к водороду объясняется изменением высоты потенциального барьера на границе Pt/a-Ga2O3:Sn. Наибольшая чувствительность к H2 наблюдалась в интервале температур от 150 до 500 °С для структур с концентрацией Sn 1.7-1018 см-3. Отклик на 104 ppm H2при 350 °C достигал 80. Структуры практически не реагировали на O2 и NO и слабо реагировали на CO, CH4 и NH3. Скорость отклика структур Pt/a-Ga2O3:Sn на H2 была низкой и составляла от десятков до сотен секунд. Однако предварительная обработка образцов в газовой смеси чистый воздух + NO снижала времена отклика до < 10 с.
2. Пленки e(x)-Ga2O3 имели зернистую структуру, представленную кристаллитами c размерами 200-600 нм. ВАХ образцов e(x)-Ga2O3 сохраняли линейность во всем диапазоне температур даже при воздействии газов. Омическое поведение контактов было вызвано высокими рабочими температурами. Оценки показали, что полупроводниковая проводимость имеет место в поликристаллическом e(x)-Ga2O3 при высоких температурах. Сенсорный эффект заключается в хемосорбции на поверхности e(K)-Ga2O3 атомарного кислорода из воздуха, который захватывает электроны из зоны проводимости полупроводника и приводит к образованию области пространственного заряда в приповерхностной части образцов. Легирование e(x)-Ga2O3 позволяет значительно повысить чувствительность полупроводника к H2 и сместить диапазон чувствительности в низкотемпературную область.
3. Ионная имплантация является перспективным способом легирования полиморфных структур оксида галлия. Путем введения различных доз ионов Si+в Ga2O3, можно управлять чувствительностью МПМ структур на основе е(к)- фаз Ga2O3 к ряду газов. Все образцы e(K)-Ga2O3, кроме контрольных без отжига, проявляли чувствительность к NH3 И СО. Наибольший отклик на водород проявляли образцы с D = 8*1015 ион/см2, отклик на 5-103ppm H2 при 150 °C составлял 1205.97 %. Образцы с D = 8*1012 ион/см2 имеют отклик на СО2. Образцы с D = 8*1013 ион/см2 имеют отклик на СН4.
4. Полиморфные структуры a-Ga2O3/e(K)-Ga2O3 характеризуются низкими температурами максимального отклика на H2. Варьируя концентрацию легирующей примеси и содержание фаз можно управлять чувствительностью образцов. Так образцы с Nd~ 1017 см-3, проявляют чувствительность к Н2 при TMAX= 125 °C. Образцы с Nd~1016 см-3 проявляют чувствительность к О2 с TMAX= 200 C.
5. Нанесение островковых слоев каталитически активной платины на поверхность образцов между контактами приводит к возрастанию отклика образцов на воздействии Н2 и уменьшения TMAXдо 100 °C. Отклик возрастает в результате уменьшения сопротивления полупроводника в результате скопления атомов водорода на островках платины. Атомы водорода отдают электроны в объем полупроводника что приводит к большему изменению тока при воздействии Н2 по сравнению с образцами без островков Pt.
6. Использование Au контактов для образцов а-Оа2Оз/е(к)-Оа2Оз проводит к появлению чувствительности при воздействии NO, так как Au является катализатором для этого газа. Образцов а-Оа2Оз/е(к)-Оа2Оз c Pd контактами проявляют высокий отклик на воздействие водорода за счет лучших условий диффузии атомов водорода в Pd по сравнению с Pt.
2. Пленки e(x)-Ga2O3 имели зернистую структуру, представленную кристаллитами c размерами 200-600 нм. ВАХ образцов e(x)-Ga2O3 сохраняли линейность во всем диапазоне температур даже при воздействии газов. Омическое поведение контактов было вызвано высокими рабочими температурами. Оценки показали, что полупроводниковая проводимость имеет место в поликристаллическом e(x)-Ga2O3 при высоких температурах. Сенсорный эффект заключается в хемосорбции на поверхности e(K)-Ga2O3 атомарного кислорода из воздуха, который захватывает электроны из зоны проводимости полупроводника и приводит к образованию области пространственного заряда в приповерхностной части образцов. Легирование e(x)-Ga2O3 позволяет значительно повысить чувствительность полупроводника к H2 и сместить диапазон чувствительности в низкотемпературную область.
3. Ионная имплантация является перспективным способом легирования полиморфных структур оксида галлия. Путем введения различных доз ионов Si+в Ga2O3, можно управлять чувствительностью МПМ структур на основе е(к)- фаз Ga2O3 к ряду газов. Все образцы e(K)-Ga2O3, кроме контрольных без отжига, проявляли чувствительность к NH3 И СО. Наибольший отклик на водород проявляли образцы с D = 8*1015 ион/см2, отклик на 5-103ppm H2 при 150 °C составлял 1205.97 %. Образцы с D = 8*1012 ион/см2 имеют отклик на СО2. Образцы с D = 8*1013 ион/см2 имеют отклик на СН4.
4. Полиморфные структуры a-Ga2O3/e(K)-Ga2O3 характеризуются низкими температурами максимального отклика на H2. Варьируя концентрацию легирующей примеси и содержание фаз можно управлять чувствительностью образцов. Так образцы с Nd~ 1017 см-3, проявляют чувствительность к Н2 при TMAX= 125 °C. Образцы с Nd~1016 см-3 проявляют чувствительность к О2 с TMAX= 200 C.
5. Нанесение островковых слоев каталитически активной платины на поверхность образцов между контактами приводит к возрастанию отклика образцов на воздействии Н2 и уменьшения TMAXдо 100 °C. Отклик возрастает в результате уменьшения сопротивления полупроводника в результате скопления атомов водорода на островках платины. Атомы водорода отдают электроны в объем полупроводника что приводит к большему изменению тока при воздействии Н2 по сравнению с образцами без островков Pt.
6. Использование Au контактов для образцов а-Оа2Оз/е(к)-Оа2Оз проводит к появлению чувствительности при воздействии NO, так как Au является катализатором для этого газа. Образцов а-Оа2Оз/е(к)-Оа2Оз c Pd контактами проявляют высокий отклик на воздействие водорода за счет лучших условий диффузии атомов водорода в Pd по сравнению с Pt.