В настоящее время полупроводниковые и термокаталитические газовые сенсоры активно используют для анализа состава атмосферы. Особенно перспективными являются исследования и разработки в области планарных чувствительных элементов с низким энергопотреблением, высокой устойчивостью к механическим нагрузкам и низким дрейфом сопротивления [1,2]. Материалом для создания нагревательного элемента сенсора чаще всего служит платина. Легирование родием существенно упрочняет платину за счет понижения диффузионной подвижности в сплаве от введения более тугоплавкого металла.
В недавно опубликованной работе [3] успешно реализован метод формирования микронагревателей в виде двумерной спирали из плёнок платины и ее сплавов (Pt-11%Rh и Pt-21%Rh) на пористой подложке из анодного оксида алюминия, обеспечивающей высокую адгезию металлической плёнки и имеющей коэффициент термического расширения близкий к Pt и сплавам Pt-Rh.
Установлено, что добавка 11 масс.% родия значительно повышает стабильность характеристик микронагревателей при рабочих температурах выше 500 °C. Достигнутые при этом электрофизические характеристики полученных устройств подтверждают перспективность их использования в качестве универсальной платформы для создания полупроводниковых и термокаталитических сенсоров токсичных и взрывоопасных газов.
Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ № 18-29-11097 и № 19-33-60088.
[1] E.E. Karpov, E.F. Karpov, A. Suchkov, S. Mironov, A. Baranov, V. Sleptsov, L. Calliari, Energy efficient planar catalytic sensor for methane measurement // Sensors and Actuators A: Physical, 2013, v. 194, pp. 176-180. DOI: https://doi.org/10.1016/j.sna.2013.01.057.
[2] I.V. Roslyakov, K.S. Napolskii, V.S. Stolyarov, E.E. Karpov, A.V. Ivashev, V.N. Surtaev, A Thin-Film Platform for Chemical Gas Sensors // Russian Microelectronics, 2018, v. 47, pp. 226-233. DOI: https://doi.org/10.1134/s1063739718040078.
[3] I.A. Kalinin, I.V. Roslyakov, D.M. Tsymbarenko, D.A. Bograchev, V.V. Krivetskiy, K.S. Napolskii, Microhotplates based on Pt and Pt-Rh films: The impact of composition, structure, and thermal treatment on functional properties // Sensors and Actuators A: Physical, 2021, v. 317, 112457. DOI: https://doi.org/10.1016/j.sna.2020.112457.