The Effect of Ru Substitution on the Electrical and Humidity Sensor Properties of Semiconductor Tin Oxide Film

Year 2014, Volume: 14 Issue: 3, 129 - 133, 01.12.2014

Ömer Mermer Mustafa Erol Murat Bektaş Erdal Çelik

Abstract

In this study, pure SnO2 and Ru-SnO2 thin films were deposited on Si and glass substrates via sol-gel technique for humidity sensor applications. Transparent solutions were prepared from Sn and Ru based precursors. The solutions were deposited on Si (100) and glass substrates by using spin coating technique which provides thin and smooth films. The thin films were annealed at 600oC for 1 hour in air to obtain SnO2 based films. The structural and electrical properties of the films were characterized by XRD, SEM, source/meter system respectively. The AC and DC electrical conductivity of the pure and Rudoped SnO2 films were determined. Humidity sensing properties were measured changing the electrical resistance for different humidity levels at room temperature. The humidity adsorbtion kinetics of these films was investigated by quartz crystal microbalance (QCM) technique

Keywords

Ru doping; Tin oxide; Sol-gel; Humidity sensor

Ru Katkısının Yarıiletken Kalay Oksit Filmlerin Elektriksel ve Nem Sensörü Özelliklerine Etkisi

Abstract

Bu çalışmada nem sensörü uygulaması için saf ve Ru katkılı SnO2 ince filmler Si ve cam altlıklar üzerine sol-jel yöntemi kullanılarak kaplanmıştır. Kalay ve rutenyum tabanlı prekursorlar kullanılarak şeffaf çözeltiler hazırlanmıştır. Bu çözeltilerle Si (100) ve cam altlıklar üzerine döndürerek kaplama tekniği kullanılarak ince ve homojen dağılımlı filmler kaplanmıştır. Elde edilen filmler 600oC’de 1 saat fırınlandıktan sonra SnO2 tabanlı filmler elde edilmiştir. Üretilen filmlerin yapısal ve elektriksel karakterizasyonu sırasıyla XRD, SEM, kaynak-metre sistemleri kullanılarak yapılmıştır. Saf ve Ru katkılı SnO2 ince filmlerin AC ve DC elektriksel iletkenlikleri belirlenmiştir. Nem algılama özellikleri oda sıcaklığında farklı nem değerlerine gore elektriksel direncin değişimi ölçülerek tespit edilmiştir. Elde edilen filmlerin nem yakalama/bırakma kinetikleri ise QCM tekniği kullanılarak ölçülmüş ve analiz edilmiştir. © Afyon Kocatepe Üniversitesi

Keywords

Ru katkı; Kalay oksit; Sol-jel; Nem sensörü

References

• Altindal, S., Karadeniz, S., Tugluoğlu N., and Tataroglu, A., 2003, Solid State Electron., 47, 1847.
• Caglar, Y., Caglar, M.S., Ilican, Yakuphanoglu, F., 2009, Microelectronic Engineering, 86, 2072- 2077.
• Cheung, S.K., Cheung, N.W., 1986, Appl. Phys. Lett. 49 85.
• Choi Y. J., Park H., Golledge S., Johnson D., Chang H.J., Jeon H., 2010. Surface & Coatings Technology, 205 (2010) 2649–2653.
• Delgado R.D., 2002, Tin Oxide Gas Sensors: An Electrochemical Approach.
• Li L., Yu K., Wu J., Wang Y., & Zhu, 2010. Cryst. Res. Technol. 45, No. 5, 539 – 544 (2010)/DOI 10.1002/crat.200900718.
• Liewhiran C., Tamaekong N., Wisitsoraat A., & Phanichphant S., 2009, Sensors, 9, 8996 9010.
• Niranjan R. S., Sainkar S.R., Vijayamohanan K., Mulla I.S., 2002, Sensors and Actuators B, 82, 82-88.
• Parthibavarman M., Hariharan V. and Sekar C., 2011. Materials Science and Engineering.
• Rhoderick, E.H., Williams, R.H., Metal Semiconductor Contacts, Clerendon, Oxford, 1988.
• Shuping G., Jing X., Jianqiao L., Dongxiang Z., 2008. Sensors and Actuators B, 134, 57–61.
• Sze, S.M., Physics of Semiconductor Devices, (Ed.), John Wiley & Sons, New York, 1981.