Резистивный датчик газовой среды на основе мезопористых пленок MoS2

Обладающие большой удельной поверхностью мезопористые пленки полупроводниковых материалов представляют интерес для решения проблемы создания датчиков окружающей газовой среды. В данной работе такие датчики изготовлены на основе материала, получаемого на массивных подложках в результате химической реакции между газообразным сероводородом (H2S) и парами металла (Mo). С помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии установлено, что полученные слои представляют собой соединение MoS2. С помощью растровой электронной микроскопии (РЭМ) установлено, что материал получаемый на подложках различного состава представляет собой массив кристаллитов толщиной в единицы нанометров и поперечными размерами в несколько сотен нанометров. MoS2 кристаллиты ориентированы преимущественно перпендикулярно подложке и разделены расстоянием в несколько десятков нанометров. Поверхностное электрическое сопротивление сформированных таким образом мезопористых слоев MoS2 измерялось в зависимости от концентрации паров воды или аммиака в окружающей среде. Обнаружено, что электрическое сопротивление уменьшается с увеличением относительной влажности воздуха и концентрации паров аммиака. Профиль изменения электрического тока при изменении концентрации этих компонент в воздухе обладает экспоненциальной зависимостью с двумя постоянными времени. Характерные времена нарастания для случая с парами NH3 составляют 0.9 и 17 секунд, а спада – 1.2 и 29 секунд, в то время как для случая с парами H2O характерное время нарастания тока составляет 4 и 45 секунд, а время спада – 1.25 и 42 секунд. Обсуждаются механизмы увеличения электрической проводимости MoS2 пленок при увеличении влажности воздуха и концентрации паров аммиака.