Để xác định xem trong các mẫu pha tạp có độ nhạy tối ưu với khí acetone, mẫu nào cho kết quả độ nhạy cao nhất, chúng tôi đã lần lượt so sánh độ nhạy của mẫu pha tạp ZnO: Co 2%at, ZnO:Ni 1%at, ZnO:Cr 4%at, ZnO:Sb 6%at, ZnO:Sn 2%at trong khoảng nhiệt độ từ 1500C đến 3000
C với lưu lượng khí 500ppm để tìm ra mẫu nhạy khí acetone tốt nhất.
Sau đó, chúng tôi đã so sánh thời gian hồi đáp và hồi phục trong một chu kỳ của các mẫu để xác định tốc độ phản ứng với khí acetone của các mẫu. Kết quả được cho trên hình 3.61 và 3.62.
86
Hình 3.61 Đồ thị so sánh độ nhạy khí aceton của các mẫu pha tạp khác nhau theo nhiệt độ với lưu lượng khí 500ppm.
Hình 3.62 Đồ thị so sánh thời gian đáp ứng và hồi phục đối với khí aceton của các mẫu pha tạp khác nhau
Quan sát đồ thị cho thấy độ nhạy của mẫu pha tạp ZnO:Ni nhạy khí aceton cao nhất trong các mẫu pha tạp, độ nhạy đạt giá trị khoảng 100 tại nhiệt độ 2000C. Trong các khoảng nhiệt độ còn lại, độ nhạy của màng không cao so với các màng khác. Tại nhiệt độ 1500C, độ nhạy của màng Sn cao nhất nhưng chỉ khoảng 1/5 độ nhạy cao nhất của màng
87
pha tạp Ni tại 2000C. Tương tự ở 2 nhiệt độ còn lại, độ nhạy của màng Co lại đạt giá trị cao nhất nhưng cũng chỉ nhỏ hơn 1/5 độ nhạy của màng Ni tại 2000C.
Độ nhạy màng pha tạp ZnO:Ni cao nhất (khoảng 101.88) tại nhiệt độ 2000C còn màng thuần chỉ đạt 12.8 , trong khi đó độ nhạy màng thuần cao nhất (khoảng 15) tại nhiệt độ 2500
C. Vậy khi pha tạp Ni vào đã làm giảm nhiệt độ hoạt động đồng thời cải thiện độ nhạy khí aceton của mẫu (gấp 9 lần so với màng thuần).
So sánh về thời gian đáp ứng và hồi phục trong một chu kỳ, ta thấy vật liệu ZnO : Ni phản ứng gần như ngay lập tức khi khí acetone xuất hiện trong buồng đo mẫu. Độ nhạy tăng rất nhanh chóng chỉ sau khoảng 5 giây. Như vậy, nếu như xuất hiện trong một hỗn hợp khí, khả năng tương tác với acetone của vật liệu này cho sự thay đổi điện trở của mẫu sẽ được ưu tiên so với những loại khí khác.
Kết hợp hai phép so sánh đã thực hiện ở trên (về độ nhạy và thời gian đáp ứng), có thể kết luận, vật liệu ZnO : Ni (nồng độ 1%at) có tính lọc lựa khí acetone trong một hỗn hợp khí.