Để đánh giỏ khả năng ứng dụng cảm biến trong việc phát hiện khớ hơi cồn (Ethanol), mẫu linh kiện cũng được đo đạc ở nhiệt độ làm việc 250oC với lượng khớ hơi cồn khảo sát trong dải nồng độ 250 đến 1500 ppm. Kết quả thu được cho thấy khả năng đáp ứng khớ hơi cồn của linh kiện rất tốt cho dự nhiệt độ làm việc của linh kiện là khỏ thấp so với nhiệt độ khảo sát với khớ LPG (hình III.9). Độ nhạy của linh kiện tăng khi hàm lượng khớ hơi cồn đưa vào khảo sát tăng (hình III.10).
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 0 1000 2000 3000 4000 5000 R s B
Hình III.9: Đáp ứng hơi cồn của linh kiện ở nhiệt độ làm việc 250oC.
1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.03.0 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 Y A x is T it le X Axis Title B
Kết Luận
Khi tiến hành chế tạo hàng trăm linh kiện cảm biến trờn phiến Si cú kích thước 3 inch, chúng tơi đã thu được các kết quả khả quan và cú thể cho là thành cơng trong việc nghiân cứu chế tạo hàng loạt linh kiện cảm biến khớ nhằm mục đích cú thể đưa vào ứng dụng trờn thị trường tương đương với các cảm biến khớ hiện cú bán.
Bước đầu chúng tơi đã thành cơng khi chế tạo màng vật liệu nhạy khớ đi từ alkoxide. Sol gel được chế tạo từ alkoxide cú độ bám dính cao và cú thể bám dính trờn đế SiO2/Si. Khi quay phủ sol bằng phương pháp quay phủ ly tâm với tốc độ 2000rpm trong 20s thu được màng vật liệu khỏ đều và cú độ bóng tương đối. Chiều dày màng cỡ 100nm. Màng vật liệu sau khi ủ ở nhiệt độ 6000C trong 4h với mĩi trường cú thổi oxy sẽ tạo ra màng vật liệu với các hạt nano SnO2 cỡ vài trục nano, cú độ đồng đều và độ xốp tương đối. Qua đõy ta cú thể thấy cú thể thấy một phương pháp mới đi thẳng từ vật liệu cơ bản để chế tạo màng. Ngoài ra sol được pha tạp thành cụng La 1% nhằm tăng độ nhạy mà khụng ảnh hưởng đến sol.
Khảo sát được sự ảnh hưởng của bề dày lớp Platin được phơn xạ tới cụng suất hoạt động của cảm biến khớ. Trờn cơ sở đó xây dựng được mask với điện cực và lì vi nhiệt cùng nằm trờn một mặt phiến.
Chế taọ được hàng trăm linh kiện trờn phiến SiO2/Si cú kích thước 3 inch. Qua khảo sát bằng khớ LPG tại nhiệt độ 3500C với nồng độ khớ 1000ppm và tốc độ thổi khớ 200sccm, các linh kiện tạo thành cú độ nhạy tương đối đồng đều từ 1.25 tới 3.5. Đặc biệt, thời gian hồi đáp và hồi phục nhỏ. Các cảm biến khi được khảo sát theo nồng độ thay đổi từ 500ppm tới
2000ppm cũng cho kết quả tương đối khả quan và độ nhạy thay đổi khỏ tuyến tính. Ngođi ra linh kiện cũn được khảo sỏt với khớ ethanol cho thấy độ nhạy của các linh kiện cao và thời gian đáp ứng và hồi phục nhỏ. Từ kết quả đó cho thấy bước đầu đã chế tạo được hàng loạt linh kiện cảm biến khớ điều mà các nghiân cứu trước đõy chỉ chế tạo đơn chiếc để nghiân cứu đặc trưng nhạy khớ cảu vật liệu mà chưa chơ trọng đến khả năng ứng dụng.
Do thời gian cú hạn nờn việc nghiân cứu cũn cú hạn chế , chưa thể khảo sát được hoàn chỉnh các thĩng số dòng và cụng suất hoạt động của các linh kiện. Trong thời gian tới đề tài sẽ được tiếp tục thực hiện và sẽ tối ưu hơn.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Jordi Arbiol i Cobos, “Metal Additive Distribution in TiO2 and SnO2
Semiconductor as Sensor Nanostructured Materials”, Master thesis, 2001.
[2]. “SnO2 thin films from metalorganic precursors:
Synthesis,characterization, microelectronic processing and gas-sensing propertie”. Mauro Epifani, Luca Francioso, Pietro Siciliano, Andreas Helwig. Received 27 June 2006; received in revised form 15 December 2006; accepted 18 December 2006
Available online 22 December 2006
[3]. Jordi Arbiol i Cobos, “ metals Additive Distribution in TiO2 and SnO2
Semiconductor as Sensor Nanostructured Materials”, 2001.
[4]. T. S. Rantala, V. Lantto, T. T. Rantala, “A cluster approach for the SnO2
(110) face”, Sensors and actuators B, 18-19 (1994) 716-719.
[5]. Xu Chao-Nan, “Microstructure control for Tin Oxide gas sensor”. [6]. S.M. Sze, Semiconductor Sensors, 383-397.
[7]. G. Sakai, N. Matsunaga, K. Shimanoe, N. Yamazoe, “Theory of gas- diffusion controlled sensitivity for thin film semiconductor gas sensor”, Sensors and Actuators B, 80 (2001), 125-131.
[8]. C. Xu, J. Tamaki, N. Miura and N. Yamazoe, “Grain size effects on gas sensitivity of porous SnO2-based elements”, Sensors and Actuators B, 3(1991) 147-155.
[9]. G. Korotcenkov, “ metal oxides for solid-state gas sensors: What determines our choice”, Materials Science and Engineering B 139 (2007) 1– 23.
[10]. G. Eranna, B. C. Joshi, D. P. Runthala, and R. P. Gupta, “Oxide Materials for Development of Integrated Gas Sensors”—A Comprehensive Review, Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences, 29:111–188, 2004
[11]. G. Sberveglieri, “Recent developments in semiconducting thin-film gas
[12]. Noboru sensors”, Sensors and Actuators B, 23 (2-3) (1995) 103-109.
Yamazoe, Go Sakai and Kengo Shimanoe, “Oxide semiconductor gas sensor”, Catalysis surveys from asia, Nol 7 1(2003).
[13]. P.K Clifford and D.T. Tuma, “Characteristics of semiconductor gas sensors”, Sensors and Actuators B, 3(1983) 255-281.