| Название: | Разработка полупроводниковых газовых датчиков метана и других летучих углеводородов на базе поликристаллических плёнок сульфида самария (SmS) и материалов на его основе |
| Грантодатель: | РФФИ |
| Область знаний: | 03 - Химия и науки о материалах |
| Научная дисциплина: | 03-460 Химическая термодинамика. Физическая химия поверхности и межфазных границ. Адсорбция 02-202 Полупроводники 02-204 Поверхность и тонкие пленки |
| Ключевые слова: | сульфид самария, поверхность, адсорбция, газовый сенсор, концентрация метана, электропроводность, энергия активации, тонкие плёнки, золь-гель технология |
| Тип: | исследовательский |
| Руководитель(и): | Казаков,СА |
| Подразделения: | |
| Код проекта: | 18-03-00660 |
| Финансирование 2018 г.: | 700000 |
| Финансирование 2019 г.: | 700000 |
| Финансирование 2020 г.: | 700000 |
| Исполнители: |
Шаренкова,НВ: лаб. физики редкоземельных полупроводников (Соловьева,СМ)
Каменская,ГА: лаб. физики редкоземельных полупроводников (Соловьева,СМ)
Казанин,ММ: лаб. физики редкоземельных полупроводников (Соловьева,СМ)
Гревцев,МА: лаб. физики редкоземельных полупроводников (Соловьева,СМ)
Чистяков,ВВ: лаб. физики редкоземельных полупроводников (Соловьева,СМ)
Хавров,ГД: лаб. физики редкоземельных полупроводников (Соловьева,СМ)
Маркова,ЮВ: лаб. физики редкоземельных полупроводников (Соловьева,СМ)
|
Актуальность исследования определяется потребностью РФ в экологически чистых, ресурсосберегающих и безопасных технологиях, в повышении эффективности добычи и глубокой переработки углеводородного сырья. На примере разработки полупроводниковых датчиков метана и других летучих углеводородов на базе поликристаллических плёнок сульфида самария (SmS) и материалов на его основе в проекте предложен новый подход к решению актуальной для газовых сенсоров задачи увеличения трех "S" (селективности, чувствительности, стабильности), основанный на разработке принципов построения полупроводниковой Фурье-спектроскопии.
Предварительная калибровка датчика осуществляется выделением из полезного сигнала с помощью дискретного преобразования Фурье амплитудно-частотной характеристики летучего углеводорода известной концентрации по измерениям проводимости полупроводникового материала сенсора во времени при увеличении (уменьшении) температуры датчика. Полученная частота является определяющей для данного компонента газовой смеси, что подтверждает селективность датчика по этому компоненту.
Высокая чувствительность метода достигается применением в качестве легирующих добавок редкоземельных элементов, имеющих, как известно, свои преимущества (например, минимальные потенциалы ионизации атома легирующей добавки, высокие значения диэлектрической проницаемости среды халькогенидов и др.). Это позволяет увеличить спектральное разрешение предлагаемого метода детектирования, что позволяет выделять близкие энергетические характеристики детектируемых углеводородов.
Стабильность показаний датчиков летучих углеводородов обусловлена отсутствием сдвига определяющих частот в получаемом спектре при различных концентрациях измеряемых компонентов газовой смеси.
Дальнейшее финансирование проекта предполагает вывод на российский рынок представленной в проекте технологии и организацию мелкосерийного производства химических сенсоров различных газов, отличающихся от известных аналогов западных фирм как принципом действия, так и стоимостными характеристиками датчиков.
Научная новизна исследования подтверждается публикациями и патентами РФ, полученными авторами проекта.
