Münster 1997 – wissenschaftliches Programm

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O: Oberflächenphysik

O 35: Adsorption und Reaktionen von Oberflächen

O 35.12: Vortrag

Donnerstag, 20. März 1997, 18:45–19:00, S 2

Untersuchung der Gassensoreigenschaften nanokristalliner Ceroxide — •M. Becker, A. Tschöpe und R. Birringer — Universität des Saarlandes, FB 10 Physik, Gebäude 43, D–66041 Saarbrücken

Nanokristalline, poröse Ceroxid–Filme wurden mittels Magnetron–Sputtern von Cer in einer Ar–Atmosphäre und anschließender Oxidation auf mit einer Elektroden–Interdigitalstruktur ausgestatteten Al₂O₃–Substraten aufgebracht. Der Wechselspannungswiderstand bei einer Frequenz von 1 kHz wurde als Funktion der Temperatur und der Gaszusammensetzung bestimmt. Die Empfindlichkeit des Wechselspannungswiderstands gegenüber Änderungen im Sauerstoffpartialdruck (pO₂) wurde gemessen und mit Ergebnissen aus Temperatur programmierter Reduktions (TPR) Spektroskopie verglichen. Die Ergebnisse zeigen, daß die mit der Temperatur steigende pO₂–Empfindlichkeit mit dem Oberflächenreduktionspeak aus der H₂–TPR bei 600^oC korreliert. Die pO₂–Empfindlichkeit folgt einem Potenzgesetz mit einem Exponent von −1/6, was für die Bildung von zweifach ionisierten Sauerstoffleerstellen charakteristisch ist. Donor–Dotierung führte zu einem zusätzlichen Empfindlichkeitsmaximum bei ca. 250^oC, was als O₂–Ionosorptionsmechanismus auf n–Typ CeO_2−x interpretiert werden kann. Nanostrukturiertes Ceroxid zeigte hohe Empfindlichkeit auch bei sehr hohen Donor–Dotierkonzentrationen, was durch die im Vergleich zu der Breite der Verarmungszone geringe Kristallitgröße erklärt werden kann.