عنوان
ساخت و بررسي حسگر مقاومتي لايه‌نازك SnO₂ با كمك تابش فرابنفش براي تشخيص گاز هيدروژن
نويسنده اصلي
المشهداني، ايمن
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
رشته تحصيلي
فيزيك
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
چكيده
هيدروژن به‌دليل چگالي انرژي بالا و عدم انتشار كربن در حين استفاده، به‌عنوان يك حامل انرژي پاك و اميدبخش مطرح شده است. بااين‌حال، قابليت اشتعال بالا و دامنه وسيع انفجاري هيدروژن، توسعه سامانه‌هاي تشخيص هيدروژن قابل‌اعتماد، حساس و كم‌مصرف را ضروري مي‌سازد. در اين مطالعه، حسگرهاي گازي مقاومتي لايه‌نازك SnO₂ با كمك تابش فرابنفش، به‌منظور كاربرد در تشخيص هيدروژن، بر روي زيرلايه‌هاي شيشه‌اي و با استفاده از روش لايه‌نشاني ليزري پالسي (PLD) ساخته شدند. تأثير مدت‌زمان تابش فرابنفش بر عملكرد تشخيص هيدروژن لايه‌هاي نازك SnO₂ به‌صورت نظام‌مند بررسي شد. حسگرهاي ساخته‌شده تحت زمان‌هاي مختلف تابش فرابنفش قرار گرفتند و ويژگي‌هاي حسگري آن‌ها از طريق اندازه‌گيري‌هاي ديناميكي مقاومت، تحت شرايط عملياتي مختلف، ارزيابي شد. تأثير مدت‌زمان تابش فرابنفش بر فعال‌سازي سطح و رفتار تشخيص هيدروژن SnO₂ از طريق مقايسه ويژگي‌هاي پاسخ نمونه‌هاي مختلف بررسي شد. عملكرد حسگري حسگرهاي ساخته‌شده SnO₂ با ارزيابي رفتار پاسخ ديناميكي، وابستگي به دماي عملياتي، اثر غلظت هيدروژن، گزينش‌پذيري و تأثير رطوبت مورد تحليل قرار گرفت. نتايج نشان دادند كه تابش فرابنفش با تغيير حالت‌هاي الكتروني سطح، افزايش رفتار جذب اكسيژن و بهبود برهم‌كنش بين مولكول‌هاي هيدروژن و گونه‌هاي اكسيژن جذب‌شده شيميايي، به‌طور قابل‌توجهي بر ويژگي‌هاي حسگري لايه‌هاي نازك SnO₂ تأثير مي‌گذارد. سازوكار تشخيص هيدروژن بر اساس مدل انتقال بار سطحي در نيمه‌رساناهاي نوع n از جنس SnO₂ تبيين شد. در اتمسفر هوا، جذب اكسيژن بر سطح SnO₂ منجر به تهي‌شدن الكترون‌ها و افزايش مقاومت حسگر مي‌شود. در اثر قرارگيري در معرض هيدروژن، واكنش بين مولكول‌هاي هيدروژن و گونه‌هاي اكسيژن جذب‌شده، الكترون‌ها را به نوار رسانش بازمي‌گرداند و در نتيجه موجب تغيير مقاومت مي‌شود. نتايج به‌دست‌آمده تأييد مي‌كنند كه تيمار فرابنفش روشي مؤثر براي بهبود عملكرد تشخيص هيدروژن حسگرهاي لايه‌نازك SnO₂ است. تركيب لايه‌هاي SnO₂ رشد‌يافته به روش PLD و فعال‌سازي سطح القاشده توسط تابش فرابنفش، راهبردي اميدبخش براي توسعه حسگرهاي مقاومتي هيدروژن كارآمد با ويژگي‌هاي حسگري بهبوديافته فراهم مي‌كند.
شماره ركورد
238371
گرايش رشته تحصيلي
ماده چگال
دانشكده
فيزيك
دانشگاه
دانشگاه صنعتي اصفهان