ТОНКОПЛІВКОВИЙ СЕНСОР НА ОСНОВІ ZnO

Abstract

Gas sensor electronic is one of those areas who recently most dynamically develops. The need for development of gas sensor controls is caused by necessity of the control over an ecological condition of an environment and a safety for live of the person. Semiconductor sensor controls — the most perspective gas sensor controls as they have the small sizes, a simple design, a small current consumption, are produced on group technology of microelectronics that provides their rather low cost and compatibility with electronic devices for the further processing signals. The scope of gas sensor controls which react to pairs spirit, depends from measurable concentration. So, in the field of low concentration (a little ppm), sensor controls are used for the analysis of the contents of alcohol in air which is exhaled by the person. Whereas sensor controls which work in the field of high concentration, are necessary for the control of biotechnological processes over manufacturing alcoholic drinks in the industry. In work it is investigated sensitivity of thin-film gas sensor controls of resistive type a basis oxyde zinc to ethyl alcohol vapor. Change of resistance a gassensitivity film is investigated at action of gas. If the sensor control has semiconductor film of n-type (ZnO) as gassensitivity element then resistance decreases in the presence of ethyl vapor. Doping influence on size of a gas sensor sensitivity. Impurity Al and In considerably improve sensitivity of a thin-film sensor control basis ZnO. Mechanisms of influence of impurity on sensor sensitivity to ethanol vapor is disscused.Газовая сенсорика является одной из тех областей электроники, которая в последнее время наиболее динамично развивается. Потребность в разработке газовых сенсоров обусловлена необходимостью контроля экологического состояния окружающей среды и обеспечения безопасности жизнедеятельности человека.Полупроводниковые сенсоры являются наиболее перспективными газовыми сенсорами, поскольку они имеют малые размеры, простую конструкцию, малое потребление электроэнергии, изготовляются по групповой технологии микроэлектроники, которая обеспечивает их сравнительно низкую стоимость и совместимость с электронными приборами для дальнейшей обработки сигналов.Область использования газовых сенсоров, которые реагируют на пары спирта, зависит от измеренных концентраций. Так, в области низких концентраций (порядка нескольких ppm) такие сенсоры применяются для анализа содержания алкоголя в дыхании человека. Тогда как сенсоры, которые работают в области высоких концентраций, нужны для контроля биотехнологических процессов при изготовлении спиртных напитков в пищевой промышленности.В работе исследована чувствительность тонкопленочных газовых сенсоров резистивного типа на основе оксида цинка к парам этилового спирта.Изучено изменение сопротивления газочувствительной пленки при действии газа. Если сенсор, газочувствительным элементом которого является полупроводниковая пленка n-типа (ZnO), подвержен влиянию пара этилового спирта, сопротивление чувствительного элемента уменьшается. Установлено влияние легирования на величину чувствительности газового сенсора. Примеси Al и Іn улучшают чувствительность тонкопленочного сенсора на основе ZnO.Обсуждаются механизмы чувствительности сенсора на основе пленки ZnO к парам этанола и влияния примесей на его чувствительность.Газова сенсорика є однією з тих галузей електроніки, що останнім часом найбільш динамічно розвивається. Потреба в розробці газових сенсорів обумовлена необхідністю контролю екологічного стану оточуючого середовища та забезпечення безпеки життєдіяльності людини.Напівпровідникові сенсори є найбільш перспективними газовими сенсорами, оскільки вони мають малі розміри, просту конструкцію, мале споживання електроенергії, виготовляються за груповою технологією мікроелектроніки, що забезпечує їх порівняно низьку вартість та сумісність з електронними приладами для подальшої обробки сигналів. Область використання газових сенсорів, що реагують на пари спирту, залежить від вимірюваних концентрацій. Так, в області низьких концентрацій (порядку кількох ppm) такі сенсори застосовуються для аналізу вмісту алкоголю у подиху людини. Тоді як сенсори, які працюють в області високих концентрацій, потрібні для контролю біотехнологічних процесів при виготовленні спиртних напоїв у харчовій промисловості. В роботі досліджено чутливість тонкоплівкових газових сенсорів резистивного типу на основі оксиду цинку до парів етилового спирту. Вивчено зміну опору газочутливої плівки при дії газу. Якщо сенсор, газочутливим елементом якого є напівпровідникова плівка n-типу (ZnO), підлягає впливу пару етиловогоспирту, опір чутливого елемента зменшується.Встановлено вплив легування на величину чутливості газового сенсора. Домішки Al та In покращують чутливість тонкоплівкового сенсора на основі ZnO. Обговорюються механізми чутливості сенсора на основі плівки ZnO до парів етанолу та впливу домішок на його чутливість