طراحی و ساخت سنسورهای گاز بر پایه اکسیدروی آلایش شده با آلومینیوم

استفاده از نیمه هادی های اکسیدفلزی، برای ساخت ادوات مختلف نظیر حسگر های گاز و سلول های خورشیدی، حائز اهمیت بوده و همواره مورد مطالعه واقع شده است. در این میان برای افزایش حساسیت حسگرها از روش های مختلفی مانند افزایش دمای سطح حسگر، افزودن ناخالصی و یا اضافه کردن لایه هایی از فلزات نجیب به نیمه هادی اکسیدی و به کار گیری ساختار های نانو، استفاده می شود. کار حاضر با هدف افزایش پاسخ و انتخاب پذیری حسگر گاز بر پایه اکسیدروی آلایش شده با آلومینیوم (azo) به گاز اتانول آغاز شد. بدین منظور ابتدا لایه های azo به روش کندوپاش بر روی زیر پایه های شیشه لایه نشانی شد ه، سپس از فلز نقره به عنوان الکترود استفاده می شود. در گام بعدی از فلزات مختلفی نظیر طلا و نقره به عنوان لایه های کاتالیزوری به منظور افزایش پاسخ حسگر به گاز اتانول با ضخامت nm15 لایه نشانی شد که برای بررسی ساختارهای سطحی و کریستالی لایه ها از آنالیز xrd، sem و afm استفاده شده است. برای بدست آوردن دمای کاری، حسگر های ساخته شده را در محدوده دمایی 150 تا °c 525 در معرض غلظت ثابت از گاز اتانول (ppm750) بررسی کرده که در نهایت دمای °c 410 ، دمای کاری مطلوب حسگرها می باشد. لایه کاتالیزوری طلا منجر به افزایش پاسخ حسگر azo/au نسبت به حسگرazo از 9/5 به 45 در دمای °c 410 به ppm 750 گاز اتانول شده است. این افزایش 62/7 برابری به دلیل نوع تجزیه گاز اتانول (هیدروژن زدایی) در حضور طلا می باشد سپس حسگرهای ساخته شده در تراکم های 10 تا ppm1500 از گاز اتانول قرار داده شدند و تغییرات مقاومت حسگرها مورد بررسی قرار گرفت. به منظور بررسی انتخاب پذیری، حسگرهای ساخته شده را در معرض ppm750 از گازهای استون، متانول، تولوئن، مونواکسیدکربن و دی اکسید کربن در دمای °c 410 قرار داده که نتایج نشان می دهد حسگر azo/au نسبت به حسگر azo و azo/ag انتخاب پذیر تر بوده که این انتخاب پذیری از نحوه تجزیه شدن اتانول در حضور طلا و تعداد الکترون هایی که پس از واکنش آزاد می کند ناشی می شود. تصاویر sem از لایه های azo، azo/au و azo/ag نشان می دهد که ساختار azo/au دارای تخلخل بیشتری نسبت به دو ساختار دیگر است از این رو بهبود پاسخ حسگر azo/au همراه با کاهش زمان بازیابی از240 به 20 ثانیه و افزایش زمان پاسخ از 60 به 100 ثانیه بوده است. همچنین جهت تجزیه و تحلیل نتایج، مورفولوژی سطح اکسید با لایه های طلا و نقره مورد بررسی قرار گرفت.