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Herzing, Marc:
Charakterisierung kaltabgeschiedener Zinkoxid-Schichten als NO2-Dosimeter für den Betrieb bei Raumtemperatur.
Bayreuth
,
2023
(
Bachelorarbeit,
2023
, Universität Bayreuth, Lehrstuhl Funktionsmaterialien)
Abstract
Um die Konzentration von NO2 in der Luft zu messen, können resistive Metalloxid-Sensoren verwendet werden. Da diese meist energieaufwändig bei mehreren hundert Grad Celsius betrieben werden, wird der Einsatz von aluminiumdotierten Zinkoxid-Schichten zur dosimeterartigen Detektion von NO2 bei Raumtemperatur geprüft. Im Zuge dieser Arbeit wurde untersucht, ob mithilfe der diskontinuierlichen Pulveraerosoldeposition (DPAD) kaltabgeschiedene Zinkoxid-Schichten als NO2-Dosimeter für den Betrieb bei Raumtemperatur geeignet sind. Im Vergleich zum Siebdruckverfahren wird bei der DPAD weniger Pulver benötigt und das Brennen der Schicht entfällt. Es wurden Sensoren im DPAD-Prozess gefertigt und in einer Sensortestanlage in trockener synthetischer Luft charakterisiert. Die Sensoren wurden mit verschiedenen Konzentrationen an NO2 beaufschlagt. Die elektrischen Eigenschaften der Schicht wurden mittels Impedanzspektroskopie analysiert. In der Messkammer konnten die Sensoren direkt temperaturbehandelt und mit UV-Licht zur Sensorregeneration bestrahlt werden, wobei der Einfluss dieser Prozesse auf das Sensorsignal und -verhalten untersucht wurde. Die Ergebnisse zeigen, dass sich kaltabgeschiedene aluminiumdotierte Zinkoxid-Schichten als NO2-Dosimeter bei Raumtemperatur eignen. Durch Temperaturbehandlungen verläuft das Sensorsignal konstanter und der Grundwiderstand kann verringert werden. Dabei spielt vermutlich der Abbau der Gitterspannungen, das Entweichen von Feuchtigkeit und die Sauerstoffkinetik auf der Sensoroberfläche eine entscheidende Rolle. Es liegt ein nahezu linearer Zusammenhang zwischen der NO2-Dosis und der relativen Widerstandsänderung (R-R0)/R0 und zwischen der NO2-Konzentration und der zeitlichen Ableitung der relativen Widerstandsänderung d/dt ((R-R0)/R0) vor, wodurch das Grundprinzip des Dosimeters gewährleistet ist. Die Empfindlichkeit wird dabei von der Temperatur der Wärmebehandlung beeinflusst. Die kaltabgeschiedenen Zinkoxid-Schichten zeigen eine höhere Empfindlichkeit im Vergleich zu siebgedruckten Schichten. Allerdings sind die Sensoren sehr feuchteempfindlich, was den realen Einsatz erschwert.
Weitere Angaben
| Publikationsform: | Bachelorarbeit |
|---|---|
| Institutionen der Universität: | Fakultäten > Fakultät für Ingenieurwissenschaften Fakultäten > Fakultät für Ingenieurwissenschaften > Lehrstuhl Funktionsmaterialien > Lehrstuhl Funktionsmaterialien - Univ.-Prof. Dr.-Ing. Ralf Moos Profilfelder > Advanced Fields > Neue Materialien Forschungseinrichtungen > Forschungszentren > Bayreuther Materialzentrum - BayMAT |
| Titel an der UBT entstanden: | Ja |
| Themengebiete aus DDC: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften |
| Eingestellt am: | 08 Mär 2023 08:21 |
| Letzte Änderung: | 08 Mär 2023 08:21 |
| URI: | https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/74116 |