Фізико-технологічні основи одержання чутливих елементів для датчиків газів (стр. 9 из 11)

Рис.33. Схематичне зображення детектору водню з резистивним шаром 3C–SiC на n-type Si(001).На часовій залежності зображено зміну вмісту водню в аргоні з кроком 10% (від 0 до 100%). Пунктирна лінія представляє детекцію без, суцільна з шаром 3C–SiC. Температура детекції 50 оС. [15]	Рис.34. Детекція водню при 50 оС (без і з шаром 3C–SiC). Покрокове зростання та зменшення на 10 % концентрації водню в аргоні- показує оборотність процесу адсорбції водню. [15]

Рис.35. Схематичне зображення та фотографія (електронного мікроскопу) датчику газу на основі нанодротів з ZnO на SiO2 Si- субстраті, та вольтамперна характеристика такого датчику. [16]	Рис.36. Крива залежності чутливості детектора на нанодротів із SnO2 від концентрації NO2 при температурі 225 °C. [16]

В якості детектора NO₂ було запропоновано нанодроти ZnO [16] на SiO₂/Si субстраті (Рис. 35).

Ефект зв’язку дефектів з кисневими вакансіями дозволяє здійснити детекцію газів. Показано, що наявність NO₂ змінює опір сітки з ZnO нанодротів. При чому, оптимальною для детекції є температура 225 ^ОС (Рис.36).

Використання ж нанодротів на базі GaN (Рис.37), дозволило здійснити детекцію водню [17]. Показано, що водень міняє опір сітки з таких нанодротів, при чому, наявність паладієвого покриття значно збільшує чутливість детектора (Рис.38)

Рис.37. Фото сканіруючого мікроскопу GaN нанодротів. [17]	Рис.38. Залежність опору сітки з нанодротів від концентрації водню в повітрі, при використанні нанодротів без та з паладієвим покриттям (в кімнатній температурі). Чутливість детекції при паладієвому покритті значно вища, як без нього. [17]

Рис.39 Схематичне зображення газового сенсору на основі вуглецевих нанотрубок (DWCNT) на діелектричній мембрані. [18]	Рис.40.Залежність модуля трансмісії нанотрубок від частоти електромагнітної хвилі до (чорна лінія) і після (сіра лінія) адсорбції газу. [18]

В [18] в якості детектора азоту показано можливість використання вуглецевих нанотрубок. Вуглецеві нанотрубки покривають тонку діелектричну мембрану (Рис. 39). Принцип дії даного детектора базується на зміні прозорості -S₂₁ (трансмісії) системи нанотрубок для високочастотного діапазону (0-110 ГГц) (Рис.40).

2.3Технології, що використовуються при побудові датчиків газів

Для отримання сучасних високочутливих датчиків газів, коли надзвичайно важливою є досконалість (геометрія, склад) поверхні напівпровідника, металу що використовується у виробництві датчиків газів, необхідне використання сучасних високих технологій: 1) отримання хімічно надзвичайно чистих вихідних речовин, сполук 2) створення з їх використанням максимально досконалих структур.

Обидва пункти охоплюють досить широкий спектр фізичних, хімічних технологій. Однак стосовно самої побудови датчиків слід мабуть відмітити наступні високотехнологічні методи сьогодення: CVD (Chemical vapor deposition)- хімічне осадження з газової фази ( її різновидністей - MOCVD -Metal Organic Chemical Vapor Deposition – осадження металлорганічних сполук із газової фази, PACVD (Plasma Assisted Chemical Vapour Deposition), PECVD - (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition) осадження в присутності плазми, LCVD (Laser CVD) – в присутності лазера) та MBE (Molecular Beam Epitaxy)- молекулярно променева (пучкова) епітаксія (МПЕ), методи травлення, фотолітографії, полірування.