Gas sensors created on the basis of wide-gap metal oxide materials (including tin dioxide) make it possible to detect a wide range of gases of organic and inorganic nature. However, the range of materials used to produce them is limited and they are environmentally unsafe. In the development of green semiconductor technologies, the use of new materials and competitive methods for obtaining structures with gas-sensitive properties is of important fundamental and applied interest. In this work, the possibilities of using diamond-graphite film structures obtained in the plasma of a microwave gas discharge of ethanol vapor as gas-sensitive materials are studied. Studies have been carried out on the patterns of electron injection voltage, temperature and air humidity effect on the volt-ampere characteristics and specific surface resistance of diamond-graphite film structures. It was shown that the revealed patterns can be described using the theory of currents limited by space charge in non-crystalline structures with capture traps. It has been established that at the edge of the allowed zone of the electronic structure of the material used there is a band with an increased density of localized electronic states with an energy of about 0.032 eV, which determines the nature of the dependences of the specific surface resistance of the sensor structure on the detection parameters of the gaseous medium. The high efficiency of using diamond-graphite film structures for detecting water vapor has been shown in the form of a more than threefold decrease in their specific surface resistance compared to the absence of water vapor in the atmosphere.
Газовые сенсоры, созданные на основе широкозонных металлооксидных материалов (включая диоксид олова), позволяют детектировать широкий спектр газов органической и неорганической природы. Однако число материалов, которые используются для их получения, ограниченно, и они экологически небезвредены. Для развития «зеленых» полупроводниковых технологий значительный интерес как с фундаментальной, так и с прикладной точек зрения представляет создание новых материалов и структур с газочувствительными свойствами, а также конкурентоспособных методов их получения. В работе исследованы возможности использования в качестве газочувствительных материалов алмазографитовых пленочных структур, полученных в плазме микроволнового газового разряда паров этанола. Проведены исследования закономерностей влияния напряжения инжекции электронов, температуры и влажности воздуха на ВАХ и удельные поверхностные сопротивления алмазографитовых пленочных структур. Показано, что выявленные закономерности могут быть описаны с использованием теории токов, ограниченных пространственным зарядом в некристаллических структурах с ловушками захвата. Установлено существование у края разрешенной зоны электронной структуры используемого материала полосы с повышенной плотностью локализованных электронных состояний с энергией около 0,032 эВ, которая определяет характер зависимостей удельного поверхностного сопротивления сенсорной структуры от параметров детектирования газовой среды. Показана высокая эффективность использования алмазографитовых пленочных структур для детектирования паров воды в виде более чем трехкратного уменьшения их удельных поверхностных сопротивлений по сравнению с отсутствием паров воды в атмосфере.