Проект № 20-37-70021
«Гибридные сенсоры нового поколения на основе газочувствительных пленок различных типов и акустоэлектронных технологиях»
В ходе выполнения работ по проекту были подобраны оптимальные технологические параметры формирования монослоев фталоцианинов методом Ленгмюра-Блоджетт (ЛБ), при котором формируется стабильный монослой с воспроизводимыми свойствами. На рисунке 1 представлены изображения плёнки, до (а) и после(б) процесса оптимизации, полученные с помощью атомно силового микроскопа. 
Рисунок 1. АСМ изображение плёнки фталоцианина до и после оптимизации технологических параметров процесса формирования плёнки
Была модернизирована установка нанесения монослоев методом ЛБ: изготовлена и установлена новая химически стойкая ванна, барьеры, и электродная секция, с помощью которой стало возможным изучать процесс формирования монослоев и пленок ЛБ под действием электрического поля.
Рисунок 2. Технологическая установка (а) до, (б) после модернизации.
Проведено исследование процесса формирования и свойств двухкомпонентных монослоев фталоцианина металла (железа) и наночастиц металла (кобальта), сформированных в отдельных технологических циклах, оксида графена, фуллеренов, молекулярных орагнометаллических кластеров. Было изучено влияние света различной длины волны на электрофизические свойства полученных пленок ЛБ.
Были созданы образцы пленок диоксида олова и разработаны методы модификации их структуры и состава, с целью достижения большей селективности по отношению к целевым газам. В частности, было изучено влияние технологических параметров процесса напыления на размер зёрен плёнки и выявлено их оптимальное соотношение. На рисунке 3 представлена микрофотография, полученная с помощью растрового электронного микроскопа.
Рисунок 3. Микрофотография скола пленки диоксида олова.
Были разработаны и созданы макеты сенсорных элементов на основе акустоэлектронной линии задержки и прототипы интегральных планарных электродных структур для исследования газочувствительности созданных ЛБ пленок и пленок диоксида олова.
Рисунок 4. Изображение (а) сформированной линии задержки на основе поверхностных акустических волн с частотой 19.3 МГц; (б) прототипов электродных структур, полученное с помощью лазерного конфокального микроскопа Olympus LEXT OLS 5000 и (в) схема и изображение автоматизированного измерительного стенда используемого для изучения газочувствительных свойств разработанных макетов сенсорных элементов. (1) генератор чистого воздуха; (2) расходомер Brokhorst El-Flow; (3) расходомер Brokhorst El-Flow Prestige; (4), (5), (6) отсечные электромагнитные клапаны; (7) измерительная камера; (8) векторный анализатор цепей Tektronix TTR 506А; (9) 3-х канальный управляемый источник питания; (10) персональный компьютер с платой сбора данных MOXA.
Цели и задачи проекта выполнены полностью.
Участие в конференциях в рамках работы над проектом за отчётный период:
1) 21st International school on condensed matter physics(ISCMP) «Progress and Perspectives in Functional Materials» August 31st — September 4th, 2020, Varna, Bulgaria. Устный доклад.
2) III Всероссийская акустическая конференция, 21-25 сентября, 2020, Санкт-Петербург, РФ. Устный доклад.
3) Saratov Fall Meeting (SFM’20). 8th International Symposium on Optics and Biophotonics. Conference on Low-Dimensional Structures Х. 28 сентября — 2 октября. Стендовый доклад.
4) XXXIV — Международная научная конференция Математические Методы в Технике и Технологиях ММТТ-34 31 мая – 04 июня 2021 г., СПбПУ, Санкт-Петербург, Россия. Устный доклад.
Публикации в журналах:
- Smirnov A.V. Kolesov V.V., Kuznetsova I.E Synthesis and Characterization of Thin Nanostructured Bismuth Doped Tin Oxide Films and Sensing Studies. – 2020. – V.12. — №3.- С.349-360. DOI: 10.17725/rensit.2020.12.349
- Gorbachev I.A., Smirnov A.V., Anisimkin V.I., Kolesov V.V., Kuznetsova I.E. et al. Studying the Structural and Piezoelectric Properties of PVDF Films Obtained Using Langmuir‒Blodgett Technology //Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. – 2021. – Т. 85. – №. 6. – С. 603-607. DOI: 10.3103/S1062873821060101
- Gorbachev I.A., Smirnov A.V., Glukhovskoy E.G., Kolesov V.V., Ivanov G. R., Kuznetsova I.E /Morphology of Mixed Langmuir and Langmuir–Schaefer Monolayers with Covered CdSe/CdS/ZnS Quantum Dots and Arachidic Acid //Langmuir. – 2021. DOI: 10.1021/acs.langmuir.1c02345