|
|
| Κωδικός Πόρου |
000403333 |
| Τίτλος |
Study of n-type metal oxide gas sensors utilizing Surface Acoustic Waves (SAW) |
| Άλλος τίτλος |
Μελέτη οξειδίων των μετάλλων Ν-τύπου ως αισθητήρες ανίχνευσης αερίων με τη χρήση ακουστικών επιφανειακών κυμάτων (SAW) |
|
Συγγραφέας
|
Κατερινοπούλου, Δήμητρα Η.
|
|
Σύμβουλος διατριβής
|
Κυριακίδης, Γεώργιος
|
|
Μέλος κριτικής επιτροπής
|
Ηλιόπουλος, Ελευθέριος
Πισσαδάκης, Σταύρος
|
| Περίληψη |
Η παρούσα μεταπτυχιακή εργασία εστιάζει στη μελέτη των ιδιοτήτων των οξειδίων των μετάλλων ως αισθητήρες ανίχνευσης όζοντος. Το υλικό που χρησιμοποιήθηκε ήταν το οξείδιο του ψευδαργύρου για διάφορους λόγους, όπως ότι υπάρχει άφθονο στη φύση, είναι μη τοξικό, παρουσιάζει υψηλή σταθερότητα και έχει πιεζοηλεκτρικές ιδιότητες. Η εναπόθεση του υλικού έγινε με DC magnetron sputtering για διαφορετικά πάχη. Οι δομικές και οπτικές ιδιότητες του οξειδίου του ψευδαργύρου μελετήθηκαν με την τεχνική περίθλασης ακτίνων-Χ και φασματοφωτομετρία αντίστοιχα. Από αυτές εξάγαμε ότι το υλικό μας είχε προτιμητέα διεύθυνση ανάπτυξης κάθετα στο υπόστρωμα, παρουσίασε υψηλή διαπερατότητα μεγαλύτερη από 80% και το ενεργειακό χάσμα υπολογίστηκε να είναι περίπου 3.31eV. Οι ιδιότητες ως προς την ευαισθησία μελετήθηκαν μέσω δύο διαφορετικών τεχνικών, η μία ήταν η μέτρηση ως προς την αλλαγή των ηλεκτρικών χαρακτηριστικών και η άλλη αυτή των επιφανειακών ακουστικών κυμάτων (SAW) στην οποία χρησιμοποιήθηκαν εμπορικά φίλτρα υψηλής συχνότητας( ̴1GHz). Πραγματοποιήθηκε μια σειρά πειραμάτων με διαφορετικές συγκεντρώσεις όζοντος, οι οποίες κυμαίνονταν από 6ppb έως 2ppm για τις μετρήσεις ως προς την αλλαγή της αγωγιμότητας και από 100ppb έως 2ppm για την τεχνική των SAW. Το κίνητρο για τη χρήση των ακουστικών αισθητήρων ήταν ότι έχουν μικρό μέγεθος, είναι οικονομικοί και παρουσιάζουν ευαισθησία και καλή απόκριση σε ένα μεγάλο εύρος οξειδωτικών και αναγωγικών αερίων. Από τη μελέτη μας, εξάγαμε οτι υπάρχουν κάποια όρια αντοχής για τα φίλτρα που χρησιμοποιήθηκαν τα οποία περιορίζουν τα όρια ανίχνευσης για πάχη κάτω από 100nm. Το προς ανίχνευση αέριο επιλέξαμε να είναι το όζον για το λόγο ότι βρίσκεται σε μεγάλες ποσότητες στο περιβάλλον και επηρεάζει την υγεία του ανθρώπου. Συγκεκριμένα το όζον είναι ιδιαίτερα επιβλαβές για τον άνθρωπο για συγκεντρώσεις μεγαλύτερες από 50ppb σύμφωνα με τον Οργανισμό Προστασίας του Περιβάλλοντος. Τα πειράματα ως προς την αλλαγή της αγωγιμότητας έδειξαν ότι τα περισσότερα δείγματα δίνουν απόκριση έως και 5 τάξεις μεγέθους, και για πάχη πάνω από 100nm ο αισθητήρας μπορεί να διαχωρίσει με ακρίβεια τις διαφορετικές συγκεντρώσεις όζοντος που εισάγαμε στο θάλαμο. Ομοίως, τα αποτελέσματα που εξάγαμε από την τεχνική των επιφανειακών ακουστικών κυμάτων έδειξαν επίσης πολύ καλή απόκριση με τη μέγιστη μεταβολή της συχνότητας να είναι 8-9ΜHz, κατά τη διάρκεια του πρώτου κύκλου φωτοαναγωγής – οξείδωσης. Λεπτομερής μελέτη των αποκρίσεων με την τεχνική των SAW, έδειξε για πρώτη φορά, την επίδραση του υποστρώματος στο ρυθμό και τη μορφή της απόκρισης. Αυτή η μελέτη απέδειξε την πολυπλοκότητα των ακουστοηλεκτρικών και μηχανικών ιδιοτήτων των μετατροπέων κατά τη διαδικασία ανίχνευσης με αποτελέσματα ακρίβειας και αναπαραγώγιμα. Παρ’ όλα αυτά, και οι δύο τεχνικές βρέθηκε να έχουν καλή αναστρεψιμότητα κατά τη διαδικασία της φωτοαναγωγής – οξείδωσης το οποίο τις ορίζει ως ανθεκτικές διατάξεις ανίχνευσης για εφαρμογές σε θερμοκρασία δωματίου.
|
| Φυσική περιγραφή |
70 φύλλα : σχεδ., πίν., εικ. (μερ. έγχ.) ; 30 εκ. |
| Γλώσσα |
Αγγλικά |
| Θέμα |
Conductivity |
|
Gas sensing |
|
Low ppb |
|
Ozone |
|
Piezoelectricity |
|
Room temperature |
|
ZNO |
|
Όζον |
|
Αγωγιμότητα |
|
Θερμοκρασία δωματίου |
|
Οξείδιο του ψευδαργύρου |
|
Πιεζοηλεκτρισμός |
|
Χαμηλές συγκεντρώσεις |
| Ημερομηνία έκδοσης |
2016-11-18 |
| Συλλογή
|
Σχολή/Τμήμα--Σχολή Θετικών και Τεχνολογικών Επιστημών--Τμήμα Φυσικής--Μεταπτυχιακές εργασίες ειδίκευσης
|
|
|
Τύπος Εργασίας--Μεταπτυχιακές εργασίες ειδίκευσης
|
| Εμφανίσεις |
536 |
Study of n-type metal oxide gas sensors utilizing Surface Acoustic Waves (SAW)
