Seminar: Màng mỏng nhạy khí – Gas Sensor thin film GVHD: PGS-TS LÊ VĂN HIẾU HVCH: NGUYỄN HOÀNG HUYNH TRỊNH THANH THỦY VŨ THỊ PHƯƠNG HIẾU Nội dung trình bày 1. Giới thiệu 2. Các loại sensor 3. Đặc điểm tính chất của sensor 4. Các phương pháp cải thiện tính chất sensor 5. Phương pháp khảo cứu đặc tính của sensor  Phân tích cấu trúc  Khảo sát tính chất nhạy khí 6. Các ứng dụng Phương pháp khảo cứu đặc tính của sensor 1. Các phương pháp phân tích cấu trúc  Nhiễu xạ tia X  Hiển vi điện tử quét (SEM)  Hiển Vi lực nguyên tử (AFM) 2. Các phương pháp khảo sát tính chất sensor  Phân tích bão hòa  Phân tích giới hạn xác định giảm dần (LEL) Các phương pháp phân tích cấu trúc 1. Nhiễu xạ tia X Được dùng để:  Cấu trúc của màng  Kích thước trung bình của các hạt tinh thể  Sự định hướng của tinh thể Các phương pháp phân tích cấu trúc Các phương pháp phân tích cấu trúc  Structural studies were made by X-ray diffraction (XRD) using a Siemens D5000 diffractometer operating with CuKα radiation at grazing incidence. Standard data [10] were used to identify the diffraction peaks for TiO2. The mean grain size D was estimated from Scherrer’s formula, i.e., where K is a dimensionless constant, usually 0.9, 2θ is the diffraction angle, λ is the X-ray wavelength, and β is the full width at half maximum of the diffraction peak.  Figure 1 shows grazing incidence X-ray diffractograms for TiO2 films sputter deposited onto glass substrates kept at different annealing temperatures. No diffraction peaks due to titanium oxide were found for un-annealed samples. However annealing at 450 °C led to diffraction peaks corresponding to pure anatase, and further heat treatment at 500 °C made the diffraction peaks grow in intensity with the (004) reflection being strongest. Applying Scherrer’s formula to the anatase (101) peak, it was found that D ≈ 15.8 nm after annealing at 450 °C and D ≈ 17.8 nm after annealing at 500 °C.  (Z. Topaliana, Resistance noise in TiO2-based thin film gas sensors under ultraviolet irradiation, Journal of Physics: Conference Series 76 2007) / os S K Bc    Các phương pháp phân tích cấu trúc 2. Hiển vi điện tử quét (SEM) Các đặc điểm hình thái của bề mặt màng như hình dạng và kích thước hạt, sự tồn tại của các hợp chất, sự hiện hiện của các ụ, dấu hiệu của những chỗ trống, những vết nứt nhỏ, sự thành lập những kết cấu bề mặt,.v.v. là những thông tin thường thu được nhờ kỹ thuật SEM [...]... pure In2O3 and SnO2 films and a mixed film with the indicated composition Mauro Epifani at el, Chemical Synthesis, Characterization and Gas- Sensing Properties of Thin Films in the In2O3-SnO2 System, 2003  In Figure 3 The films display a response time between 30 s (0.1 ppm NO2) and 80 s (1 ppm NO2) in the case of the SnO2 and the mixed films, and between 100 and 150 s for the In2O3 film The recovery... sensor Các thông số đặc trưng của sensor khí:  •Response  •Sensitivity  •Selectivity  •Cross-sensitivity  •Speed of respone Các phương pháp khảo sát tính chất sensor  Sensor response can be measured as      • Difference between baseline and test line • Ratio between baseline and test line • Derivative of initial change •The integral of the pulse The sensor signal is the output from the sensor, ... khi phân tích:  Sensor phải được xác định chắc chắn là đang ở trạng thái gốc trong điều kiện hoạt động thông thường  xác định đường gốc cần so sánh  Điều này có thể đạt được bằng cách chỉ khảo sát sensor ở một mức khí xác định và ghi nhận điện trở của sensor trong một khoảng thời gian  Thông thường khoảng thời gian mà điện trở không thay đổi theo thời gian là đủ để thấy rằng là sensor đã sẵn sàng... Các phương pháp khảo sát tính chất sensor 1 Phương pháp phân tích bão hòa    Phương pháp đơn giản nhất có thể thực hiện đề khảo cứu độ hồi đáp của sensor là phân tích bão hòa Thang thời gian được sử dụng vào bậc vài phút hay nhiều hơn Phân tích một nồng độ đơn chất trong thời gian vô hạn Phương pháp phân tích bão hòa 1.Abhijith.N, Semi conducting metal oxide gas sensors: Development and Related Instrumentation,... normally measured in mV Các phương pháp khảo sát tính chất sensor Response time of a sensor    Response time / Charging / loading / - Time to get 90 % of the full response Recovery time / discharging / outgassing - Time to get rid of 90 % of the response Sometimes 90 % of the full response or 90 % of recovery is not practical due to for example a slow sensor, then 80 % may be used Please note how you got... for the mixed film, but it is remarkable the behavior of pure SnO2, displaying very high response even to 0.1 ppm of NO2 Figure 4 Calibration curves to NO2 of pure In2O3 and SnO2 films and a mixed film with the indicated composition The humidity effect is also shown 2 Phương pháp phân tích giới hạn giảm dần (LEL)    Phương pháp có chế độ hoạt động nhanh dùng để xác định giới hạn của sensor theo các... trong thời gian vô cùng hay còn gọi là hồi đáp toàn phần của sensor Thực tế sensor không được khảo cứu trong thời gian vô hạn, hồi đáp toàn phần của nó được tính coi như hồi đáp được nhận thấy gần bão hòa- nằm ngang Phân tích bão hòa tiện ích nhất là để xác định sự tuyến tính của hồi đáp toàn phần như là một hàm của nồng độ, sự nhiễu của sensor và tính thuận nghịch của hồi đáp Figure 3 Dynamic responses... hạn giảm dần (LEL)    Phương pháp có chế độ hoạt động nhanh dùng để xác định giới hạn của sensor theo các mức giảm dần Phương pháp này phân tích từng “gói” nồng độ khí được đưa đến sensor, cách nhau những khoảng nghỉ đủ cho phép sensor trở về trạng thái gốc Những gói này được khảo cứu dao động trong khoảng từ 10 đến 60 giây ... emphasizes near-surface structure of the specimen AFM 1.5 repulsive 1 Potential (a.u.) Atomic Force Microscopy • The Atomic Force Microscope (AFM) uses various forces that occur when two objects are brought within nanometers of each other • An AFM can work either when the probe is in contact with a surface, causing a repulsive force, or when it is a few nanometers away, where the force is attractive 2 0.5 0 . Seminar: Màng mỏng nhạy khí – Gas Sensor thin film GVHD: PGS-TS LÊ VĂN HIẾU HVCH: NGUYỄN HOÀNG HUYNH TRỊNH THANH THỦY VŨ THỊ PHƯƠNG HIẾU Nội dung trình bày 1. Giới thiệu 2. Các loại sensor 3 Đặc điểm tính chất của sensor 4. Các phương pháp cải thiện tính chất sensor 5. Phương pháp khảo cứu đặc tính của sensor  Phân tích cấu trúc  Khảo sát tính chất nhạy khí 6. Các ứng dụng Phương. D ≈ 17.8 nm after annealing at 500 °C.  (Z. Topaliana, Resistance noise in TiO2-based thin film gas sensors under ultraviolet irradiation, Journal of Physics: Conference Series 76 2007) /