На данный момент необходимость производства недорогих датчиков опасных и вредных газов способствует разработке новых видов газовых сенсоров, способных улучшить показатели чувствительности и селективности, сделать датчики менее габаритными уменьшить потребляемую мощность. Газовые сенсоры на основе оксидов широко применяются в системах измерения и контроля веществ в воздухе. Основной задачей газового сенсора является преобразование концентрации в электрический или в другой вид сигнала.
Применение оксидов в датчиках обусловлено широким распространением технологий получения тонких пленок, а также получение множества сенсоров в одном технологическом процессе.
Актуальность данной работы в том, что существует интерес к созданию высокоселективных систем для применения в силовых структурах и в различных областях химии.
Объектом исследования стали применяемые в полупроводниковых сенсорах оксидные пленки и их свойства, а также газочувствительные сенсоры.
Предметом исследования является технологии получения оксидных пленок.
Целью работы является анализ свойств различных оксидных пленок, также обзор различных конструкций датчиков на оксидных материалах.
Для достижения поставленных целей необходимо решить следующие задачи:
1) Ознакомиться с основными типами сенсоров на основе оксид содержащих материалов
2) Рассмотреть оксид содержащие материалы, применяемые в газочувствительных сенсорах и их сенсорные свойства
3) Обзор современных технологий получения оксидных пленок
Данная работа имеет теоретическое отражение основных направлений в разработке датчиков вредных примесей, в котором необходимо производить дальнейшие исследования. Эти исследования могут быть связанны с повышения селективности сенсоров, что позволит их применение в более сложных газоаналитических системах. Например, матрица из множества чувствительных сенсоров, состоящих из различных по своим чувствительным свойствам материалов, может быть применена для обучения нейросети селективного определения составляющих газовой смеси.
В ходе проведенного обзора были обозначены наиболее перспективные конструкции сенсоров загрязняющих и вредных примесей. Одна из конструкций имеет более высокую селективность, но не может быть применена для определения примесей в гремучих смесях.
Также было произведено сравнение сенсорных характеристик основных металлооксидных пленок, применяемых в производстве сенсоров. Лучшие по сравнению с другими оксидными пленками характеристиками обладает оксид олова. Однако в оксиде цинка, в котором присутствует градиент концентрации легирующего элемента, появляется термовольтаический эффект, кторый в свою очередь повышает чувтвительность датчика к этанолу и другим летучим органическим веществам.
Рассмотрены основные технологии получения оксидных пленок. Лучшими по сравнению с другими оказалась технология магнетронного напыления, так как чувствительная оксидная пленка получается менее тонкой и имеет большую удельную поверхность. Пленки, получаемые технологией осаждения зольгеля и дальнейшего его спекания, имеют гранулированную структуру, что ухудшает ее чувствительные свойства.
