Кристаллическая структура керамик Tl2Ba2, полученных с использованием высокого давления

В результате выполненных исследований установлено, что пленки после изготовления имеют преимущественно аморфную структуру. При высокотемпературном отжиге происходит их кристаллизация и стабилизация электрических параметров. Для стабилизации структуры и электрических параметров пленок применялся трехступенчатый изотермический отжиг при температурах 300 оС, 400 оС и 500 оС в течение 10 часов. Отожженные пленки-нанокомпозиты SnOx: MnOу имеют поверхностное сопротивление 1,7 - 3,3 МОм, тогда, как пленки на основе чистого диоксида олова, полученные при аналогичных режимах, имеют сопротивление лишь десятки килом [2].

Исследовалась газовая чувствительность пленок на основе SnO2 к парам этанола, пропанола, ацетона, аммиака и формальдегида в воздухе. Обнаружено, что нелегированные пленки SnO2 обладают максимальной чувствительностью к парам этанола при температуре 330 оС, а пленки нанокомпозиты, SnOх: MnOу, обнаруживают максимальную чувствительность к парам этанола при более низких температурах, чем пленки нелегированного диоксида олова. Например, нанокомпозиты SnOх: MnOу с процентным содержанием Mn 0,4% ат. обладают максимальной чувствительностью к парам этанола при температуре 220 °С. Пленки SnO2: (1,7% ат) Mn имеют максимальную чувствительность к парам этанола при 180 °С, а пленки SnO2: (5% ат) Mn имеют максимальную чувствительность к парам этанола при 200 °С (рис.1)

Установлено, что пленки SnO2 обладают максимальной чувствительностью к парам ацетона при температуре 360 оС, а пленки-нанокомпозиты, SnOх: MnOу, обнаруживают пары ацетона при более низких температурах, чем пленки нелегированного диоксида олова. Например, нанокомпозиты SnOх: MnOу с процентным содержанием Mn 0,4% ат. обладают максимальной чувствительностью к парам ацетона при температуре 160 °С. Пленки SnO2: (1,7% ат) Mn имеют максимальную чувствительность к парам ацетона при 100 °С, а пленки SnO2: (5% ат) Mn имеют максимальную чувствительность к парам ацетона при 260 °С.

Рис.7. Зависимость температуры максимальной газовой чувствительности пленок SnOx: MnOу к парам различных веществ в воздухе от процентного содержания марганца в пленках

Установлено, что увеличение количества марганца в составе пленок до 1,7% ат., приводит к снижению температуры максимальной газовой чувствительности пленок к этанолу, аммиаку, ацетону, пропанолу, формальдегиду. Причем, этот эффект для каждого газа проявляется по-разному. Затем наблюдается незначительный рост температуры максимальной газовой чувствительности. Этот результат показывает, что исследованные пленки при их применении в датчиках газов позволят уменьшить величину потребляемой мощности датчика при контроле примесей исследованных газов в воздухе.

Выводы

Применение высокого давления на стадии компактирования исходной шихты позволяет:

1) снизить температуру синтеза керамики Tl2Ba2CaCu2OyFx (х=0; 0,1; 0,2) c 840 0С (для образцов необработанных высоким давлением [4]) до 825 0С;

2) получить более совершенные образцы (по сравнению с образцами, полученными без использования высокого давления), имеющие большую плотность и меньшую ширину перехода (4-7 К);

3) с ростом содержания фтора в системе Tl2Ba2CaCu2OyFx (х=0; 0,1; 0,2) происходит уменьшение носителей заряда (дырок), что сказывается на величине температуры перехода в сверхпроводящее состояние. Управление изменением расстояний Cu-Cu и CuO2 - Ba может явиться одним из способов изменения Тс.