Effect of the concentration of Ag-dopant on the parameters of SnO2 thin film gas sensors

Abstract

A series of the SnO2 thin film gas sensors, based on the post-deposition doping with Ag, is manufactured. Transient response of the resistance to gases is investigated for single sensors with individual Ag-doping level. Chemical composition is analysed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and scaning Auge microscopy (SAM) on the surface and in depth of the films. In addition to the small and sparse Ag islands on the surface, the Ag-dopant is found hmogenously distributed on the surfaces and in the depth of the films. From the experimental results, the resistance and the parameters of the transient response to gases are found dependent on the Ag-doping level. It is demonstrated that the response time to volatile compounds gradually changes with increasing Ag-doping level. An electronic interaction between Ag and SnO2 is suggested to be theorigin of the post-deposition doping effect.

Plonų SnO2 sluoksnių dujų jutikliai buvo legiruojami, papildomai ant jų paviršius užgarinant Ag. Buvo tiriamos jutiklių, legiruotų skirtingu Ag kiekiu, varžos atsako į alinkos dujų sudėties šuolinį pokytį laikinės priklausomybės. Rontgen'o spinduliuotės sužadintų elektronų spektroskopijos (XPX) ir skanuojančios Auger mikroskopijos (SAM) mtodais buvo ištirta sluoksnio cheminė sudėtis tiek paviršiuje, tiek gylyje. Aptiktos negausios mažos Ag salelės jutiklio paviršiuje bei papildomai stebėtas ir paviršiuje, ir tūryje tolygiai pasiskirstęs Ag. Iš eksperimentinių tyrimų resultatų gauta, kad kad jutiklio varžos ir varžos atsako į šuolinį dujų sudėties pokytį laikinės priklausomybės priklauso nuo legiruojančio Ag kiekio. Parodyta, kad didinant legiruojančio Ag kiekį laipsniškai keičiasi jutiklių atsako į lakius lunginius kinetiką aprašančios trukmės. Galima manyti, kad papildomo paviršinio legiravimo poveikį lemia elektroninė Ag ir SnO2 sąveika.