Efectos de la exposición de películas gruesas de SnO₂ a vacío, oxígeno y monóxido de carbono

Abstract

En este trabajo se estudia la dependencia de la conductividad eléctrica en aire y en monóxido de carbono de películas de SnO 2 . El proceso de conducción, al cambiar la atmósfera de vacío a aire y de vacío a monóxido de carbono, puede ser explicado si consideramos cómo la adsorción de estos gases altera las barreras de potencial formadas en los bordes de grano. La exposición de las películas a estos gases a temperaturas mayores que 300°C favorece la difusión interna del oxígeno lo que provoca la aniquilación de vacantes de oxígeno.Palabras claves: SnO 2 , mecanismos de conducción, monóxido de carbono, oxígeno. Oxygen and carbon monoxide adsorption in SnO 2 thick films gas sensorsIn this work the dependence of the electrical conductivity in air and in carbon monoxide of SnO 2 films is studied. The conduction mechanism when the atmosphere is changed from vacuum to air and vacuum to carbon monoxide can be explained considering the modification of the intergranular potential barriers. The films exposure at temperatures higher than 300°C favors the oxygen indiffusion that causes the annihilation of oxygen vacancies. INTRODUCCIÓNLos óxidos semiconductores como SnO 2 e In 2 O 3 son reconocidos como excelentes materiales para aplicaciones en la detección de gases. Poseen una velocidad de quimisorción extremadamente lenta a temperatura ambiente, razón por la cual son empleados a temperaturas entre 200-400°C (1). Los sensores basados en SnO 2 son ampliamente empleados para detectar concentraciones muy bajas de CO debido a su alta selectividad y sensibilidad comparada con otros sensores de gases cerámicos (2).Generalmente se acepta que la quimisorción de oxígeno produce la transferencia de electrones desde el interior de los granos de SnO 2 a sus superficies lo que da lugar a la modificación de las barreras formadas en los bordes de grano. Las características de estas barreras dependen del contenido de oxígeno intergranular lo que se refleja en un cambio en la resistividad del sensor (3). En este sentido, diferentes factores, tales como química de defectos, propiedades morfológi-cas, influencia de aditivos y efectos catalíticos en las reacciones superficiales, contribuyen a modificar la respuesta eléctri-ca del sensor (4).Actualmente, existen tres modelos teóricos que permiten explicar el comportamiento de estos dispositivos (5): el modelo de barreras dobles de Schottky, el modelo de cuellos, y el modelo de partículas ultrafinas. Al respecto, se ha determinado que el tamaño de grano de los sensores afecta el mecanismo de detección. Se ha propuesto que cuando el tamaño de grano es mayor que el ancho de la zona de deserción de las barreras intergranulares, los bordes de grano controlan la conducción. Cuando el tamaño de grano es comparable con el ancho de las dos zonas de agotamiento, la conducción es controlada por la presencia de cuellos. En cambio, cuando los tamaños de las partículas son menores que el ancho de las dos zonas de agotamiento, la conducción es controlada por el grano.Un gran número de trabajos referentes a...