Збірник наукових праць Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Рік 2026 Том 24, Випуск 1
Завантажити повну версію статті (PDF, Англійською / In English) Open Access

Huda SAADI ALI1 and Zuheer N. MAJEED2

1College of Energy and Environmental Sciences, Department of Renewable Energy, Al-Karkh University of Science, Baghdad, Iraq
2College of Education for Women, Kirkuk University, Kirkuk, Iraq

Synthesis and Characterization of Nano-CdO:SnO2 Thin Film for Gas-Sensing Applications

211–224 (2026)

PACS numbers: 07.07.Df, 78.20.Ci, 78.66.Li, 79.20.Ds, 81.15.Fg, 81.16.Mk, 87.85.fk

Надійшла 26 вересня 2024 р.; у переробленому вигляді 20 листопада 2024 р.

Мотивовані корисністю технології газового зондування, дослідження тонких плівок оксиду Кадмію, леґованого оксидом Стануму (CdO:SnO2), з нанорозміром зерен у діяпазоні від 10,3 нм до 18,3 нм були проведені з використанням різних методів характеризації. Леґовані плівки CdO із вмістом наночастинок SnO2 у діяпазоні 1–3% були осаджені на підкладинках зі скла з натронного вапна за кімнатної температури методом імпульсного лазерного осадження з подальшим відпалом упродовж 60 хвилин за температури у 400°C. Домінувальна фаза для цих плівок має гексагональну кристалічну структуру, яка є метастабільною фазою й леґованого CdO. Таукове співвідношення було використано для визначення ширини забороненої зони (Eg) для леґованих тонких плівок CdO в діяпазоні енергій фотонів від 300 нм до 800 нм. Збільшення концентрації SnO2 супроводжується пониженням оптичного пропускання. Міряння Голлового ефекту демонструє n-тип провідности виготовлених плівок. Коли вміст SnO2 становить ≅ 0,01, а робоча температура — 300°C, досягається максимально досяжна чутливість змішаних плівок CdO:SnO2 щодо газоподібного діоксиду Нітроґену (NO2) з точки зору характеристик чутливости. Результати показують, що за часу відновлення у 60 секунд і часу відгуку у 25 секунд максимальна чутливість еквівалентна 78,05%. Від кімнатної температури до 300°C стійкість щодо газоподібного NO2 лінійно зменшується з робочою температурою.

КЛЮЧОВІ СЛОВА: прозорий оксид металу, нанотонка плівка, імпульсне лазерне осадження, CdO, SnO2, застосування в газовій сенсориці

Цитування:
Huda Saadi Ali and Zuheer N. Majeed, Synthesis and Characterization of Nano-CdO:SnO2 Thin Film for Gas-Sensing Applications, Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii, 24, No. 1: 211–224 (2026); https://doi.org/10.15407/nnn.24.01.0211
ЛІТЕРАТУРА
  1. M. Hulko, I. Hospach, N. Krasteva, and G. Nelles, Sensors, 11, No. 6: 5968 (2011); https://doi.org/10.3390/s110605968
  2. D. Lazik, S. Ebert, M. Leuthold, J. Hagenau, H. Geistlinger, Sensors, 9, No. 2: 756 (2009); https://doi.org/10.3390/s90200756
  3. G. F. Fine, L. M. Cavanagh, A. Afonja and R. Binions, Sensors, 10, No. 6: 5469 (2010); https://doi.org/10.3390/s100605469
  4. J. Zhang, J. Q. Hu, F. R. Zhu, H. Gong, and S. J. O’Shea, Sensors, 3, No. 10: 404 (2003); https://doi.org/10.3390/s31000404
  5. I. C. Chen, S. S. Lin, T. J. Lin, C. L. Hsu, T. J. Hsueh, and T. Y Shieh, Sensors, 10, No. 4: 3057 (2010); https://doi.org/10.3390/s100403057
  6. G. Coulby, A. Clear, O. Jones, and A. Godfrey, International Journal of Environmental Research and Public Health, 17, No. 11: 3995 (2020); https://doi.org/10.3390/ijerph17113995
  7. P. Biswas, C. Zhang, Y. Chen, Z. Liu, S. Vaziri, W. Zhou, and Y. Sun, Biosensors, 11, No. 9: 326 (2021); https://doi.org/10.3390/bios11090326
  8. Y. H. Navale, S. T. Navale, M. A. Chougule, N. S. Ramgir, and V. B. Patil, Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 32, No. 7: 18178 (2021); https://doi.org/10.1007/s10854-021-06360-0
  9. X. Liu, S. Cheng, H. Liu, S. Hu, D. Zhang, and H. Ning, Sensors, 12, No. 7: 9635 (2012); https://doi.org/10.3390/s120709635
  10. P. Biswas, C. Zhang, Y. Chen, Z. Liu, S. Vaziri, W. Zhou, and Y. Sun, Biosensors, 11, No. 9: 326 (2021); https://doi.org/10.3390/bios11090326
  11. S. Zampolli, I. Elmi, G. C. Cardinali, L. Masini, F. Bonafè, and F. Zardi, Sensors and Actuators B: Chemical, 305, No. 8: 1274 (2020); https://doi.org/10.1016/j.snb.2019.127444
  12. M. I. A. Asri, M. N. Hasan, M. R. A. Fuaad, Y. M. Yunos, and M. S. M. Ali, IEEE Sensors Journal, 2, No. 17: 18381 (2021); https://doi.org/10.1109/JSEN.2021.3091854
  13. H. Xu, P. Wu, C. Zhu, A. Elbaz, and Z. Z. Gu, Journal of Materials Chemistry C, 1, No. 38: 6087 (2013); https://doi.org/10.1039/C3TC30722K
  14. R. Yu, Y. Chen, L. Shui, and L. Xiao, Sensors, 20, No. 10: 2996 (2020); https://doi.org/10.3390/s20102996
  15. M. Aazi, M. Kudinova, D. Kinet, J. L. Auguste, S. Delépine-Lesoille, P. Mégret, and G. Humbert, Journal of Physics: Photonics, 2, No. 1: 014005 (2019); https://doi.org/10.1088/2515-7647/ab5cec
  16. J. Li, H. Yan, H. Dang, and F. Meng, Optics & Laser Technology, 135: 106658 (2021); https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2020.106658
  17. Y. Zhang, C. Wang, L. Zhao, F. Liu, X. Sun, X. Hu, and G. Lu, Sensors and Actuators B: Chemical, 334: 129514 (2021); https://doi.org/10.1016/j.snb.2021.129514
  18. H. Wang, Y. Luo, B. Liu, L. Gao, and G. Duan, Sensors and Actuators B: Chemical, 338: 129806 (2021); https://doi.org/10.1016/j.snb.2021.129806
  19. M. Wang, Y. Zhu, Q. Luo, C. Ge, G. Liu, G. Qiao, and E. G. Kim, Applied Surface Science, 566: 150750 (2021); https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.150750
  20. Y. Wang, Y. Cui, X. Meng, Z. Zhang, and J. Cao, Surfaces and Interfaces, 24: 10110 (2021); https://doi.org/10.1016/j.surfin.2021.101110
  21. K. Karthik, S. Dhanuskodi, C. Gobinath, and S. Sivaramakrishnan, Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 139: 7 (2015); https://doi.org/10.1016/j.saa.2014.11.079
  22. J. K. Rajput, T. K. Pathak, V. Kumar, H. C. Swart, and L. P. Purohit, Physica B: Condensed Matter, 535: 314 (2018); https://doi.org/10.1016/j.physb.2017.08.014
  23. J. C. Boettger, International Journal of Quantum Chemistry, 107, No. 15: 2988 (2007); https://doi.org/10.1002/qua.21350
  24. H. P. Singh and B. Dayal, Solid State Communications, 7, No. 10: 725 (1969); https://doi.org/10.1016/0038-1098(69)90651-6
  25. Joseph A. Spencer, Alyssa L. Mock, Alan G. Jacobs, Mathias Schubert, Yuhao Zhang, and Marko J. Tadjer, Applied Physics Reviews, 9, No. 1: 2113 (2022); https://doi.org/10.1063/5.0078037
  26. K. A. Jasim, T. J. ALwan, K. H. Mahdi, and H. L. Mansour, Turkish Journal of Physics, 37, No. 2: 237 (2013); https://doi.org/10.3906/fiz-1203-16
  27. E. Sirotin and M. Shaskolskaya, Fundamentals of Crystal Physics (Moskva: Mir: 1982) (in Russian).
  28. R. A. Al-Ansari, H. Q. Khaleel, J. H. Awadh, G. H. Mohammed, and I. R. Swadi, DJPS, 13, No. 4: 91 (2017); http://dx.doi.org/10.24237/djps.1304.318E
  29. Y. S. Ocak, D. Batibay, and S. Baturay, Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 29, No. 20: 17425 (2018); https://doi.org/10.1007/s10854-018-9841-2
  30. S. Dugan, M. M. Koç, and B. Coškun, Journal of Molecular Structure, 1202: 127235 (2020); https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2019.127235
  31. R. A. Moqbel, M. A. Gondal, T. F. Qahtan, and M. A. Dastageer, International Journal of Energy Research, 42, No. 4: 1487 (2018); https://doi.org/10.1002/er.3935
  32. Y. Lin, W. J. Wang, J. Cai, M. Ying, R. Zhao, M. Li, and N. Ce-Wen, Phys. Rev. B, 73: 193308 (2006); https://doi.org/10.1103/PhysRevB.73.193308
  33. J. J. Shea, IEEE Electrical Insulation Magazine, 21, No. 4: 57 (2005); https://doi.org/10.1109/MEI.2005.1490003
  34. A. A. Yousif and M. H. Hasan, J. Biosens. Bioelectron, 6, No. 4: 254 (2015); https://doi.org/10.4172/2155-6210.1000192
  35. A. Sreedhar, M. Hari Prasad Reddy, S. Uthanna, and J. F. Pierson, International Scholarly Research Notices, 1: 527341 (2013); https://doi.org/10.1155/2013/527341
  36. J. A. Dirksen, K. Duval, and T. A. Ring, Sensors and Actuators B: Chemical, 80, No. 2: 125 (2001); https://doi.org/10.1016/S0925-4005(01)00898-7