ساخت حسگرهای گاز بر پایه نانو میله اکسیدروی و اندازه گیری نقش پارامترهای موثر بربهینه سازی حسگری

هدف از تحقیق حاضر ساخت و مشخصه یابی حسگرهای گاز مقاومتی با نانوساختارهای یک بعدی اکسیدروی (zno) است که از دمای عملکرد کم (دمای اتاق)، حساسیت و گزینندگی بالایی برخوردار باشند. از این رو رشد نانومیله های zno به روش انتقال فاز بخار کاهش کربوترمالی بر بستر زیرلایه های عایق مناسب (کوارتز، آلومینا و sio2/si) برای کاربرد در حسگر گاز مقاومتی مورد بررسی قرار گرفت و اثر عوامل شار گاز، دمای زیرلایه و نوع زیرلایه بر ریخت شناسی، ساختار بلوری و نقایص نمونه ها مطالعه شد. مشخص شد که وجود همبستگی بین این عوامل و پارامتر فوق اشباع فاز بخار سبب رشد بر روی تمام سطح زیرلایه های مورد نظر بدون استفاده از لایه کاتالیست، لایه بافر یا ذرات هسته بندی می گردد. از این بررسی ها نتیجه شد که شار گاز100sccm~ و دمای زیرلایه در بازه 820-680 در حالتی که چشمه در دمای 1060 (دمای مرکز کوره) قرار دارد، به عنوان شرایط بهینه رشد بر روی زیرلایه های مورد استفاده می باشند. در این شرایط آرایه هایی نسبتاً منظم از میله های عمود به همراه ساختارهای گل مانند بر زیرلایه های کوارتز و sio2/si و میله های نامنظم بر زیرلایه های آلومینا مشاهده شدند که فرایند رشدشان با استفاده از سازوکار متداول بخار-جامد توصیف شده است. از بررسی حسگری گاز ساختارهای رشد داده شده نتیجه شد که نانومیله های منظم در مقایسه با نانومیله های نامنظم عملکرد بهتری از خود نشان می دهند به طوریکه این ساختارها از پاسخ و گزینندگی بالایی نسبت به گاز h2s در دمای اتاق در مقایسه با دماهای بالاتر برخوردارند؛ برای مثال پاسخ نمونه ها در دمای اتاق و 250 در غلظت ppm 1 سولفیدهیدروژن به ترتیب برابر 296 و 2/4 به دست آمد. این عملکرد مطلوب حسگرهای ساخته شده به مساحت سطحی نسبتاً بالا، اتصال خوب بین نانو میله ها و حضور غلظت قابل توجهی از تهی جاهای اکسیژن در لایه حسگری ارتباط داده می شود. برای بهینه سازی عملکرد حسگر نسبت به گاز h2s در دمای اتاق از افزودنی فلز طلا استفاده شد و نقش پوشش طلا برای افزایش خواص حسگری مورد مطالعه قرار گرفت. حدود 3/7 برابر افزایش در پاسخ نمونه حساس شده با پوشش بهینه طلا نسبت به نمونه خالص مشاهده شد. سازوکار حسگری ساختارهای حساس شده با طلا با استفاده از آنالیز xps و با ارائه یک مدل کیفی، مطالعه و توصیف شد.