3. Kết quả và bàn luận
3.5.4. Khảo sát tính nhạy khí của tổ hợp G-nwAg khi thay đổi lưu lượng khí thử (NH3)
Mục đích của đề tài là bước đầu xây dựng một quy trình hoàn chỉnh trong lĩnh vực nghiên cứu cảm biến khí, do đó ngoài việc khảo sát đặc tính của cảm biến đối với từng tổ hợp vật liệu khác biệt, luận văn còn tiến hành khảo sát đặc tính cảm biến khi thay đổi các thông số của hệ đo. Thông số mà luận văn lựa chọn để khảo sát trong luận văn này đó chính là hàm lượng khí thử trong lưu lượng khí sử dụng (tổ hợp giữa khí tải Argon và khí thử NH3). Tỷ lệ giữa hai khí này (NH3/Argon) được chọn thay đổi đột ngột theo 2 cách: khí thử nhiều hơn hẳn khí tải từ 54sccm/0sccm, 54sccm/2.2sccm, và khí thử ít hơn hẳn khí tải 10sccm/1,000sccm, 10sccm/10,000sccm. Mọi điều kiện đo như thời gian hấp thụ và thời gian giải hấp đều như nhau trong toàn bộ thí nghiệm. Thông số mẫu được cho ở bảng 3.6 bên dưới:
GVHD TS. Trần Quang Trung HVTH Tống Đức Tài
Bảng 3.6 : Thông số mẫu sử dụng trong khảo sát 3.4.3.
Tổ hợp Graphene-nanowire Ag Tỉ lệ NH3/Argon (sccm/sccm) Thời gian hấp thụ (giây) Thời gian giải hấp (giây) Rlinh kiện(Ω) Thứ tự đo
230 Thí nghiệm 1 1 54/0 600 300 2 54/2.2 Thí nghiệm 2 3 10/1,000 4 10/10,000
Qua đồ thị 3.29 ta thấy rằng khi thay đổi hàm lượng khí thử thông qua việc tăng lưu lượng khí tải trong thí nghiệm 1 và 2, độ nhạy của linh kiện cảm biến giảm từ 7,5% xuống 6,5%, tuy nhiên cùng thời gian giải hấp ở nhiệt độ phòng thì khi khảo sát ở hàm lượng khí tải thấp sẽ cho kết quả tốt hơn, cụ thể là giải hấp gần như hoàn toàn sau 300 giây. Điều này cho thấy rằng ở điều kiện giải hấp ở nhiệt độ phòng thì thời gian giải hấp là yếu tố quan trọng trong trường hợp hàm lượng khí thử cao, nói khác đi, khi sử dụng cảm biến trong trường hợp nồng độ khí thử cao, cần thiết phải có thời gian giải hấp đủ dài (ở nhiệt độ phòng) hay phải nâng nhiệt độ giải hấp nếu muốn rút ngắn thời gian giải hấp.
Trong trường hợp hàm lượng khí thử thấp, vấn đề thời gian giải hấp gần như không đóng vai trò quan trọng ở nhiệt độ phòng. Một vấn đề lý thú xuất hiện trong quá trình khảo sát ở nồng độ khí thử thấp chính là độ nhạy của cảm biến đạt giá trị bão hòa nhanh nghĩa là phần liên kết mạnh giữa các phân tử khí thử và các khuyết tật của màng graphene gần như không đáng kể. Đề lý giải điều này thực sự là một vấn đề khó khăn đối với nhóm nghiên cứu trong thời điểm hiện nay do nhiều vấn đề khách quan (như thời gian thực hiện luận văn có giới hạn và các trang thiết bị đo đạc còn hạn chế…). Một cách định tính chúng tôi cho rằng khi hàm lượng khí tải tăng cao trong quá trình thực hiện phép đo cảm biến, chúng cũng đồng thời góp phần vào quá trình giải hấp, do đó sẽ đạt một giá trị ngưỡng mà ở đó quá trình hấp thụ cà giải hấp cân bằng (khí thử nồng độ càng thấp thì giá trị ngưỡng càng thấp trong điều kiện lưu lượng khí tải tăng)
GVHD TS. Trần Quang Trung HVTH Tống Đức Tài Hình 3.29 là đồ thị phép đo nhạy khí trong khảo sát 3.4.4.