Nanostructured CuWO4/WO3- films prepared by reactive magnetron sputtering for hydrogen sensing
| Autor: | Nirmal Kumar, Stanislav Haviar, Jiří Čapek |
|---|---|
| Rok vydání: | 2020 |
| Předmět: |
wolframit mědi
Materials science Hydrogen reaktivní magnetronové naprašování Analytical chemistry Energy Engineering and Power Technology chemistry.chemical_element 02 engineering and technology 010402 general chemistry 01 natural sciences Reactive magnetron sputtering chemistry.chemical_compound Tungstate Sputtering senzor vodíku Thin film oxid wolframu Renewable Energy Sustainability and the Environment Bilayer Tungsten oxide Sputter deposition Hydrogen gas sensor 021001 nanoscience & nanotechnology Condensed Matter Physics Copper Copper Tungstate 0104 chemical sciences Fuel Technology chemistry 0210 nano-technology Layer (electronics) |
| Zdroj: | International Journal of Hydrogen Energy. 45:18066-18074 |
| ISSN: | 0360-3199 |
| Popis: | Dvojvrstvy o vysoké čistotě obsahující wolframit mědi (CuWO4) a sub-stechiometrický oxid wolframu (WO3-x) byly připraveny reaktivním naprašováním pomocí originálního dvoukrokového procesu. Jako první byla připravena tenká vrstva oxidu wolframu (DC magnetron, Ar + O2 jako pracovní plyn, kovový W terč). Na tuto vrstvu byla přidána vrstva nesouvislého wolframitu mědi pomocí RF reaktivní depozice z Cu terče. Wolframit na povrchu tvoří větvené ostrůvky. Jejich množství a vzhled se liší podle množství přidané mědi. Byly zkoumány dvojvrstvy s různými tloušťkami vrstev jako konduktometrické senzory vodíku. Nejlepší odezva byla naměřena pro vrstvy s poměrem tlouštěk 5 nm/20 nm. Odezva byla více než osmkrát lepší v porovnání s dvacetinanometrovou vrstvou referenčního WO3-x. Článek obsahuje návrh vysvětlení této změny založený na formování nanometrových n-n heterogenních přechodů. Detailní studie SEM snímků dokumentuje morfologii ostrůvků woframitu. High-purity films consisting of copper tungstate (CuWO4) and sub-stoichiometric tungsten oxide (WO3-x) were prepared by reactive sputter deposition. An original two-step deposition process was applied for their synthesis. First, a tungsten oxide thin film was deposited by dc magnetron sputtering from a W target in an Ar + O2 gas mixture, afterward, rf sputtering of a Cu target in an Ar + O2 gas mixture was employed to form a discontinuous CuWO4 layer at the top. This results in a formation of nanostructured branched islands of the tungstate. Bilayers with various layer thicknesses were investigated for the sensitivity to hydrogen gas as a conductometric sensor. The sensitivity changes remarkably with the thicknesses of individual layers. The maximum sensitivity was observed for the films with a layer thickness ratio of 5 nm/20 nm. The response was enhanced more than eight times compared to a 20 nm-thick tungsten oxide alone film. An explanation based on the formation of nano-sized n-n junctions is provided. In addition, a microscopy study of the bilayer growth is presented in detail. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
|
Full Text from ScienceDirect