INFLUENCE OF CATALYTIC METALS ON THE SURFACE REACTION RATES AND RESPONSE KINETICS IN SnO₂ THIN FILM GAS SENSORS
A. Šetkus^a, C. Baratto^b, E. Comini^b, G. Faglia^b, A. Galdikas^a, Ž. Kancleris^a, G. Sberveglieri^b, D. Senulienė^a, and M. Senulis^a
aSemiconductor Physics Institute, A. Goštauto 11, LT-01108 Vilnius, Lithuania
E-mail: setkus@pfi.lt
^bUniversity of Brescia, 9 Via D. Valotti, 25133 Brescia, Italy

Received 14 January 2004

The resistance response to a steep change in gas composition is experimentally investigated in SnO₂-based thin film sensors doped with catalytic metals Pt, Ag, W, and Mo. The influence of the catalyst on kinetics of response is analysed. The dependence of the signal on time is measured for a thin film exposed to the steep change in gas composition. Based on an approximation by multiexponential decays, the response time is evaluated from the experimental transients. The dependence of the response time on the metallic catalyst is explained in terms of dependence of the surface reaction rates on the impurity.

KATALITINIŲ METALŲ ĮTAKA PAVIRŠINIŲ CHEMINIŲ REAKCIJŲ SPARTAI IR VARŽOS ATSAKO Į DUJAS KINETIKAI PLONASLUOKSNIUOSE SnO₂ DUJŲ JUTIKLIUOSE
A. Šetkus^a, C. Baratto^b, E. Comini^b, G. Faglia^b, A. Galdikas^a, Ž. Kancleris^a, G. Sberveglieri^b, D. Senulienė^a, M. Senulis^a
aPuslaidininkių fizikos institutas, Vilnius, Lietuva
^bBrescia universitetas, Brescia, Italija

Eksperimentiškai ir teoriškai ištirtos iš plonųjų SnO₂ sluoksnių pagamintų ir įvairiais katalitiniais metalais – Pt, Ag, W ir Mo – primaišytų dujų jutiklių varžos atsako į šuolinį aplinkos dujų sudėties pokytį laikinės priklausomybės. Varžinių SnO₂ dujų jutiklių signalų kitimas dėl šuolinio H₂ ir CO dujų sudėties pokyčio aprašytas, naudojant daugiaeksponentės relaksacijos metodiką. Pagal fenomenologinį modelį varžos atsako į šuolinį aplinkos dujų sudėties pokytį kinetiką nulemia tiek paties sluoksnio savybės, tiek cheminių reakcijų sparta ant paviršiaus. Atsako nusistovėjimo trukmę tiesiogiai nulemia tiktai paviršinės reakcijos sparta. Įrodyta, kad SnO₂ dujų jutiklių atsako į redukuojančias dujas (H₂, CO) kinetika apibūdinama savitu parametrų rinkiniu, priklausančiu nuo primaišytojo katalitinio metalo. Eksperimentiniai rezultatai aiškinami papildomais deguonies chemisorbcijos centrais, kuriuos sukuria primaišyto katalitinio metalo taškiniai defektai pagrindinio metalo oksido (SnO₂) reakcijos centrų aplinkoje.