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Herzing, Marc:
Charakterisierung kaltabgeschiedener Zinkoxid-Schichten als NO2-Dosimeter für den Betrieb bei Raumtemperatur.
Bayreuth
,
2023
(
Bachelor thesis,
2023
, Universität Bayreuth, Lehrstuhl Funktionsmaterialien)
Abstract in another language
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.
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: | 08 Mar 2023 08:21 |
| Last Modified: | 08 Mar 2023 08:21 |
| URI: | https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/74116 |