Особенности адсорбции и десорбции водяных паров на поверхности пленок нестехиометрического диоксида олова

Abstract

Исследовано влияние процессов адсорбции и десорбции водяных паров на поверхности нанокристаллических пленок SnO2−δ с различной концентрацией кислородных вакансий на их электропроводность при комнатной температуре. Пленки SnO2−δ были синтезированы методом реактивного магнетронного напыления олова в аргон-кислородной плазме с последующим двухстадийным окислительным отжигом на воздухе. Концентрация кислородных вакансий в пленках варьировалась посредством изменения температуры отжига на второй стадии в диапазоне 350–400 °C. Установлено, что в пленках с наибольшей концентрацией кислородных вакансий (~1020 см−3) в области малых значений относительной влажности (менее ~30 %) наблюдается увеличение электропроводности в силу диссоциативной адсорбции молекул воды с образованием гидроксильных групп. Обнаружено, что адсорбция водяных паров на поверхности пленок SnO2−δ при комнатной температуре при значениях относительной влажности более ~30 % приводит к уменьшению электропроводности образцов. Обнаружена генерация положительного или отрицательного импульса ЭДС между открытой и закрытой водонепроницаемым материалом поверхностями нанокристаллических пленок SnO2–δ при адсорбции или десорбции на них паров воды соответственно. Установлено, что с увеличением концентрации кислородных вакансий в пленках изменение сопротивления и величина генерируемой ЭДС при адсорбции-десорбции паров воды возрастают.