vào sâu trong lớp vật liệu nhạy cũng quyết định nhiều đến tính chọn lọc, độ nhạy khí nhất là với các khí có phân tử lượng lớn.
Hình I.12: Ảnh hưởng của kích thước hạt đến cơ chế nhạy khí.
Vật liệu có độ xốp khác nhau thì khả năng khuếch tán của các nguyên tử khí vào màng là khác nhau [4]. Vì kích thước lỗ xốp trong vật liệu tạo ra bởi các hạt, nên khi khống chế được kích thước lỗ xốp thông qua khống chế kích thước hạt ta có thể tạo ra được các vật liệu có độ chọn lọc và độ nhạy cao với mỗi loại khí. Theo lý thuyết khuếch tán cho thấy độ nhạy tăng khi kích thước lỗ xốp tăng [15].
Các tính toán cho thấy rằng lớp nghèo điện tích của các hạt nano tinh thể do hấp phụ O2 có chiều sâu L ~ 3 nm (chiều dài Debye). Như vậy để dẫn điện trong màng thì hạt dẫn phải vượt qua hai lớp nghèo trên mỗi hạt ứng với quãng đường là 2L ~ 6 nm. Với kích thước của hạt D 2L thì toàn bộ hạt nghèo điện tử khi hấp phụ ôxy trên bề mặt. Khí hấp phụ ảnh hưởng mạnh tới độ dẫn và việc nhả khí cũng dễ dàng. Do đó cho độ nhạy cao, đáp ứng nhanh. Khi D > 2L (cỡ vài chục nm), hạt dẫn theo 2 cơ chế: O2 hấp phụ trên bề mặt ảnh hưởng tới độ dẫn bề mặt; Sự khuếch
đáp ứng chậm hơn. Với D >> 2L, kích thước hạt tinh thể quá lớn do đó sự khuếch tán khí vào trong khối rất khó, nồng độ hạt dẫn thay đổi không đáng kể. Bởi vậy chỉ có cơ chế bề mặt giữa các nhóm hạt tách biệt còn trong nhóm hạt tiếp xúc nhau thì hạt dẫn chuyển dịch dễ dàng. Màng cho độ nhạy thấp, đáp ứng chậm.
e) Ảnh hưởng của chiều dày màng
Trong các kích thước hình học của cảm biến thì bề dày màng là yếu tố quan trọng nhất. Bề dày màng ảnh hưởng rất lớn đến độ nhạy cũng như thời gian hồi đáp. Theo lý thuyết khuếch tán [15], ảnh hưởng của bề dày màng là do khả năng khuếch tán của các khí đo vào trong khối cảm biến. Mô hình của màng mỏng nhạy khí như Hình I .13.
Hình I.13: Mô hình của cảm biến khí dạng màng.