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Untersuchung von Alterungseffekten bei einem Zinkoxid-basierten NO2-Sensor

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Amann, Moritz Bernd:
Untersuchung von Alterungseffekten bei einem Zinkoxid-basierten NO2-Sensor.
Bayreuth , 2020
( Bachelor thesis, 2020 , Universität Bayreuth, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Lehrstuhl für Funktionsmaterialien)

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Um die Natur und die menschliche Gesundheit zu schützen, wurden Immissionsgrenzwerte für Stickstoffdioxid (NO2) im ppb-Bereich festgelegt. Da die Größenordnung für klassische Gassensoren eine große Herausforderung darstellt, werden in aktuellen Studien Sensoren untersucht, die nach dem Dosimeterprinzip betrieben werden. So werden in dieser Arbeit auf Zinkoxid basierende resistive Dosimeter unter verschiedenen Bedingungen gealtert und mehrfach vermessen, um die Alterungseffekte der bei Raumtemperatur betriebenen Sensoren zu untersuchen. Während frisch hergestellte Sensoren kein gutes Dosimeterverhalten erkennen lassen, das adsorbierte NO2 also nach Einstellen der NO2-Beprobung wieder desorbiert, nimmt die Haltefähigkeit der sensitiven Schicht mit steigender Alterungszeit an der Umgebungsluft zu. Das Dosimeterverhalten des Sensors wird somit durch Alterungseffekte erst erzeugt. Zudem nehmen sowohl die Empfindlichkeit als auch der Grundwiderstand mit zunehmender Alterungszeit ab. Durch Alterung unter erhöhten Temperaturen und niedrigen Feuchtegehalten konnte die Haltefähigkeit und somit das Dosimeterverhalten verbessert werden. Zu hohe Feuchtegehalte während der Lagerung führten allerdings zu keinem Dosimeterverhalten. Das Erhöhen der Temperatur und des Feuchtegehalts während der Messung resultierte aber sowohl einzeln als auch in Kombination in einer Verschlechterung des Dosimeterverhaltens der Sensoren. Am Ende des Messzeitraumes, also nachdem ein Dosimeterverhalten und somit Alterungseffekte bereits zu erkennen waren, wurden einzelne Sensoren vor der Messung auf höhere Temperaturen erhitzt und anschließend bei Raumtemperatur vermessen. Durch das Aufheizen der sensitiven Schicht auf Temperaturen knapp unter der Einbrenntemperatur konnte eine Reversibilität der Alterungseffekte nachgewiesen werden. Die darauffolgende Messung ähnelte der Erstmessung, die zu Beginn mit frisch präparierten Sensoren durchgeführt wurde. Das Dosimeterverhalten der sensitiven Schicht ist somit durch die thermische Regeneration wieder verloren gegangen.

Further data

Item Type: Bachelor thesis
Institutions of the University: Faculties > Faculty of Engineering Science
Faculties > Faculty of Engineering Science > Chair Functional Materials > Chair Functional Materials - Univ.-Prof. Dr.-Ing. Ralf Moos
Profile Fields > Advanced Fields > Advanced Materials
Research Institutions > Research Centres > Bayreuth Center for Material Science and Engineering - BayMAT
Result of work at the UBT: Yes
DDC Subjects: 600 Technology, medicine, applied sciences > 620 Engineering
Date Deposited: 12 Oct 2020 13:24
Last Modified: 12 Oct 2020 13:24
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/58104