Để chế tạo cảm biến trờn cơ sở dõy nano SnO2 chỳng tụi sử dụng dõy nano chế tạo theo quy trỡnh ở nhiệt độ thấp sử dụng bột Sn bằng phương phỏp bốc bay nhiệt, sau đú tiến hành phõn tỏn dõy nano trong dung dịch và nhỏ phủ lờn điện cực răng lược. Phương phỏp nhỏ phủ được lựa chọn để chế tạo cảm biến bởi nú đơn giản, dễ chế tạo và phự hợp với điều kiện thiết bị thớ nghiệm của nhúm cảm biến khớ tại Viện ITIMS. Quy trỡnh chế tạo cảm biến được trỡnh bày trong hỡnh 3.1.
Hỡnh 3.1. Quy trỡnh chế tạo cảm biến trờn cơ sở dõy nano SnO2 biến tớnh LaOCl bằng phương phỏp nhỏ phủ.
Quy trỡnh chế tạo cảm biến cú thể túm tắt như sau: Điện cực răng lược Pt/Cr cú diện tớch 800 àm x 1600 àm được chế tạo bằng phương phỏp quang khắc truyền thống với chiều rộng của răng lược là 20 àm và khoảng cỏch giữa 2 răng lược là 20 àm. Điện cực được chế tạo bằng cỏch phỳn xạ 10 nm Cr và 200 nm Pt lờn trờn một lớp SiO2 dày 300 nm của đế Si. Sau đú, dõy nano SnO2 được phõn tỏn trong hỗn hợp nước khử ion và iso-propanol theo tỷ lệ thể tớch 1:1 bằng mỏy rung siờu õm. Nhằm tăng cường mật độ dõy nano chỳng tụi tiến hành chế tạo vật liệu ở nhiệt độ 800 oC trong 30 phỳt. Dung dịch cú chứa dõy nano SnO2 được nhỏ lờn trờn điện cực răng lược bằng micro pipet. Số lượng giọt dung dịch nhỏ và mật độ dõy
76
nano được khảo sỏt và tối ưu húa nhằm đạt được tớnh chất nhạy khớ tốt nhất của cảm biến. Sau đú, cảm biến được sấy ở 120 oC trong 5 phỳt, tiếp theo nhỏ một giọt dung dịch LaCl3 (20 àL) lờn lớp dõy nano SnO2 nhằm biến tớnh bề mặt của dõy nano. Dung dịch LaCl3 với cỏc nồng độ khỏc nhau (2, 12, 24, 36, 60, 96 và 120 mM) được sử dụng để khảo sỏt nhằm tỡm ra nồng độ tối ưu cho quỏ trỡnh pha tạp. Cuối cựng, cảm biến được đem đi xử lý nhiệt ở 500, 600, 700 oC trong 5 giờ để tỡm ra nhiệt độ tối ưu chuyển húa LaCl3 thành LaOCl và ổn định điện trở của cảm biến.
Tớnh chất nhạy khớ của cảm biến trờn cơ sở dõy nano SnO2 khụng pha tạp và cú pha tạp LaOCl được khảo sỏt ở cựng một điều kiện thớ nghiệm. Nồng độ khớ CO2 được điều khiển bằng sự thay đổi tỷ số hỗn hợp của khớ nền và khớ trộn thụng qua bộ điều khiển lưu lượng cú tốc độ thổi khụng đổi là 200 sccm [78]. Cảm biến được kiểm tra với nhiều loại khớ như 100 ppm CO, 50 ppm C2H5OH, 250 ppm LPG, 25 ppm NH3 và 5 ppm NO2 nhằm khảo sỏt độ chọn lọc của cảm biến. Những nồng độ khớ khảo sỏt trờn là phự hợp cho nhiều ứng dụng khỏc nhau [98]. Độ đỏp ứng khớ (S = Ra/Rg hay Rg/Ra) đối với CO2, CO, C2H5OH, H2, LPG, NH3 và NO2 được đo trong khoảng nhiệt độ 350-450 oC, trong đú Ra và Rg lần lượt là điện trở của cảm biến trong mụi trường khụng khớ và khớ thử được đo bằng thiết bị Keithley 2700 cú kết nối với mỏy tớnh.