CHƯƠNG 2 : CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT NHẠY KHÍ CỦA DÂY NANO SnO2
2.3. Chế tạo và tớnh chất nhạy khớ của cảm biến dõy nano SnO2
2.3.1. Hệ khảo sỏt tớnh chất nhạy khớ của vật liệu
Để kiểm tra tiếp xỳc giữa cỏc dõy nano và giữa dõy nano với điện cực chỳng tụi tiến hành đo đặc trưng I-V. Muốn cảm biến hoạt động ổn định trong dải điện ỏp làm việc thỡ tiếp xỳc giữa cỏc dõy nano và giữa dõy nano với điện cực phải là tiếp xỳc ohmic. Khi tiếp xỳc giữa vật liệu và điện cực là ohmic thỡ đặc trưng I-V của cảm biến là đường thẳng. Thiết bị dựng đo đặc trưng I-V của cảm biến là thiết bị Keithley 2602 chuyờn dụng. Tuy nhiờn, khi nghiờn cứu tớnh chất nhạy khớ của cảm biến đo độ dẫn chỉ cần đo điện trở của cảm biến theo thời gian. Với điều kiện phũng thớ nghiệm, chỳng tụi đó chọn nguồn thế để đo điện trở theo thời gian. Để đo đặc trưng nhạy khớ của cảm biến, chỳng tụi dựng cỏc khớ chuẩn được trộn với khụng khớ khụ bằng cỏc bộ điều khiển lưu lượng khớ để pha trộn khớ tạo ra nồng độ khớ cần đo. Nồng độ khớ được tớnh theo cụng thức: C (ppm) = Ck x f/(f + F) trong đú Ck (ppm) là nồng độ khớ chuẩn, f là lưu lượng khớ chuẩn và F là lưu lượng khụng khớ khụ.
Cỏc bộ phận chớnh của hệ đo này là: (1) Bộ điều khiển lưu lượng khớ (MFC) hệ đo khớ dựng 5 bộ điều khiển lưu lượng khớ để pha trộn khớ nhằm tạo ra nồng độ khớ cần đo; (2) Bộ điều khiển nhiệt độ cú lập trỡnh và chức năng điều khiển PID (Proportional-Integral- Derivative controller). Nhiệt độ tối đa của lũ là 450 oC với sai số là 0,5 oC; (3) Đầu đo ỏp vào 2 điện cực của điện cực răng lược để đo điện trở của cảm biến. Đầu đo này được nối với mỏy đo điện trở Keithley 2700; (4) Thiết bị đo Keithley 2700 được điều khiển bằng mỏy tớnh thụng qua chương trỡnh đo được lập trỡnh bằng phần mềm VEE Pro đọc và ghi giỏ trị điện trở từ mỏy Keithley 2700. Sơ đồ nguyờn lý của hệ đo được biểu diễn trờn Hỡnh 2.17.
Với hệ đo này, nhiều loại khớ khỏc nhau cú thể được sử dụng để nghiờn cứu tớnh chất nhạy khớ của vật liệu. Tuy nhiờn, do điều kiện phũng thớ nghiệm và khả năng nhạy khớ tốt với khớ NO2 của dõy nano nờn trong phạm vi chương này chỳng tụi sử dụng khớ NO2 để nghiờn cứu tớnh chất nhạy khớ của cỏc loại cảm biến dõy nano SnO2 chế tạo được.
53
Hỡnh 2.17. Sơ đồ nguyờn lý hệ đo tớnh chất nhạy khớ của cảm biến (a), thiết bị đo thế và
dũng (b).
Đặc trưng nhạy khớ của cảm biến với khớ NO2 được khảo sỏt theo nồng độ khớ như được cho ở bảng 2.1. Hệ đo nhạy khớ này cũng sẽ được sử dụng cho việc khảo sỏt tớnh chất nhạy khớ của cảm biến khớ CO2 và CO ở cỏc chương sau bằng cỏch thay bỡnh khớ NO2 bằng cỏc khớ cần đo với cỏc nồng độ khớ được điều chỉnh tương ứng theo nồng độ khớ chuẩn.
Bảng 2.1. Dải nồng độ khớ NO2 (sử dụng khớ chuẩn NO2 0,1 %)
MFC1(sccm) MFC2(sccm) MFC3 (sccm) MFC4 (sccm) MFC5 (sccm) C (ppm) 5 95 200 199 1 0,25 5 95 200 198 2 0,5 5 95 200 196 4 1 5 95 200 192 8 2 5 95 200 180 20 5 5 95 200 160 40 10
54