Сенсоры измерительно-информационных систем. Часть 1. Тутов Е.А - 10 стр.

                                            10
к оторой, в бол ьш и нстве сл учае в, вы ступае т пе ре нос заряда на адсорбци онны е
пове рхностны е уровни .
        Х арак те ри сти че ск и е вре ме на проце сса пе ре носа заряда зави сят от
ве л и чи ны доадсорбци онного пове рхностного барье ра, взаи много п ол оже ни я
уровня Ф е рми пол упроводни к а и л ок ал ьного уровня адсорбци онного
пове рхностного состояни я, се че ни я захвата свободны х носи те л е й на эти
уровни , и х к онце нтраци и и т.д.
       В ы сок ая чувстви те л ьность п ол упроводни к овы х се нсоров може т бы ть
прои л л ю стри рована сл е дую щ е й модел ью . Э л е к тропроводность ш и рок озонны х
ок си дны х мате ри ал ов обе спе чи вае тся в основном све рхсте хи оме три че ск и ми
де ф е к тами с к онце нтраци е й 1016-1019 см -3. П ри и х пол ной и они заци и в тонк ой
пл е нк е со сторонами 1×1см и тол щ и ной 10-5 см соде ржи тся 1011-1014 носи те л е й
заряда. К ак вы ш е бы л о пок азано, на адсорбци онны е пове рхностны е состояни я
могут бы ть захваче ны до 1013 носи те л е й на см 2, сл е довате л ьно,
эл е к тропроводность пл е нк и може т прак ти че ск и пол ностью и сче знуть. Э то
и де ал и зи рованная модел ь, к оторая не учи ты вае т множе ство ф ак торов,
вл и яю щ и х на хе мосорбци ю в заряже нной ф орме . Т ол ьк о адсорбци я газов с
бол ьш ой эл е к троотри цате л ьностью , так и х к ак ф тор, хл ор, озон, при бл и же нно
соотве тствуе т этой модел и .
       Ре ал ьно на П Э С може т бы ть захваче но гораздо ме ньш е носи те л е й , и
и зме не ни е эл е к тропроводности п ол упроводни к ового сл оя буде т не так ве л и к о,
поэтому при де те к ти ровани и хи ми че ск и не ак ти вны х газов при ни зк и х
к онце нтраци ях сущ е ствуе т пробл е ма не достаточной чувстви те л ьности
се нсоров. О собе нно это к асае тся дете к ти ровани я пре де л ьны х угл е водородов.
Д л я ре ш е ни я подобны х задач не обходи мо л и бо ак ти ви ровать анал и зи руе мы е
газы (напри ме р, У Ф и зл уче ни е м, эл е к три че ск и м пол е м, на п и рол и зной ни ти
ди ссоци и ровать мол е к ул уна ак ти вны е составл яю щ и е – атомы , ради к ал ы , и л и
пе ре ве сти мол е к ул у в возбужде нное состояни е ), л и бо моди ф и ци ровать сам
ме хани зм чувстви те л ьности . О ба эти х подхода ре ал и зую тся при допи ровани и
се нсоров к атал и ти че ск и ак ти вны ми бл агородны ми ме тал л ами .
         Д опи ровани е газовы х се нсоров проводят двумя основны ми путями :
1) пропи тк ой ок си дной основы раствори мы ми сое ди не ни ями к атал и ти че ск и
ак ти вны х ме тал л ов; 2) напы л е ни е м ме тал л ов на пове рхность пол упроводни к а
в вак ууме .
       В пе рвом вари анте в пол и к ри стал л и че ск и й ок си дны й пол упроводни к
добавл яю тся водораствори мы е сое ди не ни я - H 2PtCl6 , Pt(NH3)4(OH)2, PdCl2 и
т.д., зате м наносят чувстви те л ьны й сл ой на п одл ожк уи подве ргаю т образе ц
те рми че ск ой обработк е (500-800 оС ) дл я разл оже ни я сое ди не ни й до
эл е ме нтарны х        ме тал л ов.    В    ре зул ьтате    пол учаю т      се нсоры      c
ми к рок ри стал л и че ск и м ак ти ватором на пове рхности и в объе ме . Н е достатк ом
этого ме тода явл яе тся п ри сутстви е в объе ме и на пове рхности се нсора
не к онтрол и руе мы х п ри ме се й и онов хл ора и л и други х трудноудал яе мы х
остатк ов пре к урсора, к оторы е ок азы ваю т вл и яни е на к атал и ти че ск и е и
эл е к тронны е п роце ссы в пол упроводни к е . Д руги м к рупны м не достатк ом