Логин:
Пароль:

Работа №1458
Название работы
Исследование динамического отклика полупроводниковых газовых сенсоров с целью создания эффективных приборов для снижения последствий техногенных катастроф
Автор работы
Севастьянов Евгений Юрьевич
Дата начала работы Дата окончания работы
2009-09-02 2011-07-25
Аннотация
Цель работы – улучшение селективности и чувствительности полупроводниковых газовых сенсоров к опасным газам при использовании характеристик переходных процессов, возникающих при изменении концентрации исследуемого газа или изменении температуры сенсора, путем усовершенствования методов обработки сенсорной информации. ОЖИДАЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ: Будут установлена зависимость динамических характеристик сенсора в диапазоне рабочих температур 100-400 оС (постоянная времени скорости адсорбции/десорбции, времена релаксации, энергии активации процессов адсорбции и десорбции молекул газов, амплитуда отклика) от типа и концентрации исследуемого газа.Будет построена физико-химическая модель сенсора, описывающая экспериментально полученные закономерности для режима динамического отклика при скачкообразном изменении концентрации газа.Создания эффективных приборов для снижения последствий техногенных катастроф (сигнализаторов, газоанализаторов токсичных газов, адресных пожарных газовых извещателей) – проведение испытаний сенсоров на точность измерений и стабильность показаний со временем эксплуатации.
Тип НИР Источник финансирования Объем финансирования Вид работы
ФЦП 1006600 Федеральное агентство по образованию Фундаментальная
Промежуточный реферат №1
Объектом исследования являются полупроводниковые газовые сенсоры на основе тонких пленок оксидов металлов, полученные с помощью микроэлектронной технологии. Цель работы – улучшение селективности и чувствительности полупроводниковых газовых сенсоров к опасным газам при использовании характеристик переходных процессов, возникающих при изменении концентрации исследуемого газа или изменении температуры сенсора, путем усовершенствования методов обработки сенсорной информации. При проведении первого этапа НИР получены следующие результаты. Выполнен аналитический обзор современного состояния исследований по химическим газовым сенсорам на основе тонких пленок металлооксидных полупроводников. Сформулированы теоретические подходы для описания их характеристик, определено направление экспериментов для достижения поставленных целей. Моделирование процессов адсорбции и десорбции молекул газов на поверхности полупроводниковых сенсоров проведено на основе теории адсорбции Ленгмюра в предположении, что проводимость пленок определяется теорией Шоттки. Экспериментально исследованы электропроводность и отклик на газы CO, H2S, NH3 тонких пленок диоксида олова, легированных примесью сурьмы, с нанесенной каталитической платиной в зависимости от рабочей температуры и концентрации газов в воздухе. Изучены электропроводность и отклик на газ NO2 тонких пленок триоксида вольфрама с нанесенным золотом (в качестве катализатора) в зависимости от рабочей температуры и концентрации газов в воздухе. Экспериментально исследована динамика отклика полупроводниковых сенсоров на CO, H2S, NH3, NO2, O3 при различных концентрациях и температурах сенсора, рассчитаны характеристики возникающих переходных процессов. Показана взаимосвязь между параметрами переходных процессов с температурой сенсора и концентрацией исследуемого газа. Установленные закономерности удовлетворительно описываются физической моделью полупроводникового газового сенсора.
Инвентарный номер отчета (ИК): 02200953793 Дата регистрации ИК: 2009-11-20
Промежуточный реферат №2
Объектом исследования являются полупроводниковые газовые сенсоры на основе тонких пленок диоксида олова, полученные с помощью микроэлектронной технологии. Цель работы – улучшение селективности и чувствительности полупроводниковых газовых сенсоров к опасным газам при использовании характеристик переходных процессов, возникающих при изменении концентрации исследуемого газа или изменении температуры сенсора, путем усовершенствования методов обработки сенсорной информации. При проведении второго этапа НИР получены следующие результаты. Выявлены основные положения для составления модели отклика тонкопленочного сенсора на окислительные и восстановительные газы. Составлена динамическая модель сенсора для импульсной подачи газа. Проведена верификация модели на основе экспериментальных данных для окислительных и восстановительных газов. Моделирование процессов адсорбции и десорбции молекул газов на поверхности полупроводниковых сенсоров проведено на основе теории адсорбции Ленгмюра и теории адсорбции Волькенштейна в предположении, что проводимость пленок определяется областью пространственного заряда и концентрацией свободных электронов в зоне проводимости полупроводника. Установленные закономерности удовлетворительно описываются физической моделью полупроводникового газового сенсора.
Инвентарный номер отчета (ИК): 02201256755 Дата регистрации ИК: 2012-04-11
Заключительный реферат
Цель работы - улучшение селективности и чувствительности полупроводниковых газовых сенсоров к опасным газам при использовании характеристик переходных процессов, возникающих при изменении концентрации исследуемого газа или изменении температуры сенсора, путем усовершенствования методов обработки сенсорной информации Изготовление пленок осуществлялось методом ВЧ-магентронного напыления. Для исследования микроморфологии пленки использовалась атомно-силовая микроскопия. Измерение отклика сенсора проводилось с использованием импульсной подачи газа. Моделирование отклика сенсора проводилось с применением теории адсорбции Ленгмюра и Волькенштейна. Применялось численное имитационное моделирование на основе теории марковских процессов динамического отклика сенсора. Для выполнения работ применялись: вычислительный комплекс, участок изготовления полупроводниковых структур НОЦ «Физика и электроника сложных полупроводников» с комплектом аналитического оборудования. Применение имитационной модели на основе Марковских процессов позволило удовлетворительно описать экспериментально полученные зависимости отклика сенсора при произвольном изменении температуры. Изучение отклика сенсора в режиме термоциклирование показывает, что для тонких пленок диоксида олова характерно существенное увеличение отклика на монооксид углерода, водород и водородсодержащие газы (аммиак, сероводород)
Инвентарный номер отчета (ИК): 02201256767 Дата регистрации ИК: 2012-04-11
Заказчик
ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы» Мероприятие 1.3.1 «Проведение научных исследований молодыми учеными - кандидатами наук», НК-221П «Проведение поисковых научно-исследовательских работ по направлению «Снижение риска и уменьшение последствий природных и техногенных катастроф» в рамках мероприятия 1.3.1. Программы», ГК № П1383 от 02.09.2009 г.
ГРНТИ УДК Инвентарный номер Госшифр Госконтракт Договор
29.19.16 ( ФИЗИКА. Физика твердых тел. Физика тонких пленок. Поверхности и границы раздела. )
87.15.03 ( ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ. ЭКОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА. Загрязнение окружающей среды. Контроль загрязнения. Теория и методы исследования загрязнения окружающей среды. Методы контроля загрязнения окружающей среды. )
541.128.3; 485514 П1383
Ключевые слова
тонкие пленки, диоксид олова, чувствительный элемент, полупроводниковые сенсоры, адсорбция, динамический отклик
Предполагаемый результат работы
Отчет
Организации соисполнители
Государственный учет результатов НИОКР в БД РНТД Минобрнауки РФ
Получить полный доступ
Основание к регистрации темы (электронный вариант)
Только для служебного пользования
   
2007 © ОНТИ НУ ТГУ
E-mail: onti@sun.lib.tsu.ru
Тел: 52-76-99