Gαssensor
Die Erfindung betrifft einen Θαssensor mit mindestens einer gαssensitiven, elektrisch leitfähigen Schicht, die einen mit einem Zielgas in Kontakt bringbaren Oberflä- chenbereich aufweist, in dem die Austrittsarbeit von der Konzentration des damit in Kontakt stehenden Zielgases abhängig ist, und mit zumindest einem über einen Luftspalt kapazitiv an den Oberflächenbereich gekoppelten elektrischen Potentialsensor.
Aus DE 43 33 875 C2 ist ein derartiger θassensor zur Messung der Konzentration von Wasserstoffgas bekannt. Der Gassensor hat ein Silizium-Substrat, in das als Potentialsensor ein Feldeffekttransistor mit einer Drain, einer Source und einem dazwischen befindlichen Kanalbereich integriert ist. Auf dem Kanalbereich ist eine elektrische Isolationsschicht und auf dieser eine θateelektrode angeordnet. Seitlich neben der θateelektrode ist eine Sensorelektrode vorgesehen, die einstückig mit der θateelektrode zu einem supended θate verbunden ist. An ihrer dem Substrat zugewandten Unterseite ist die Sensorelektrode mit einer gassensitiven Schicht beschichtet, die über den Luftspalt kapazitiv an die Source gekoppelt ist. Ein dem Substrat zugewandter Oberflächenbereich der gassensitiven Schicht ist mit Wasser- stoffgas in Kontakt bringbar, das beim Kontaktieren des Oberflächenbereichs an diesen adsorbiert. Bei einer Änderung der Konzentration des Wasserstoffgases verändert sich die Austrittsarbeit in dem Oberflächenbereich der gassensitiven Schicht. Da die Sensorelektrode kapazitiv an den Oberflächenbereich gekoppelt und mit der θateelektrode verbunden ist, verändert sich dabei auch das elektri- sehe Potential an der Gateelektrode. In Abhängigkeit von der Potentialänderung wird der Stromfluss zwischen Drain und Source gesteuert.
In normaler Raumluft ist an der Oberfläche der gassensitiven Schicht eine dünne Schicht Luftsauerstoff dissoziativ adsorbiert, d.h. als Sauerstoffdtome, nicht als Sauer- stoffhnoleküle, wie sie in der Luft vorkommen. Wenn das Zielgas in die Umgebung der gassensitiven Schicht kommt, findet zunächst eine Adsorption des Zielgases an der Oberfläche statt, wobei das Zielgas teilweise den an der Oberfläche adsorbierten Luftsauerstoff verdrängt und dessen Adsortionsplätze einnimmt. Beide Effekte,
Adsorption des Zielgαses und Reduktion des Sαuerstoflbelegung tragen additiv zur Änderung der Oberflächen-Austrittsarbeit bei. Gleichzeitig setzt aber an der Oberfläche, gefördert durch die katalytische Wirkung der gassensitiven Schicht, eine Reaktion zwischen Wasserstoff und Sauerstoff ein, bei der Wasser gebildet wird. Bei niedrigen Temperaturen unter ca. 60 0C wird dadurch allmählich nur die Wasser- stoffloedeckung an der Oberfläche verringert. Dieser Wasserstoffverbrauch wird durch anhaltende neue Adsorption von Wasserstoff aus der θasphase kompensiert, so dass ein stabiles Messsignal gewährleistet ist. Bei höheren Temperaturen über ca. 60 °C läuft die Reaktion so schnell ab, dass dadurch die Wasserstoffdd- sorption den Wasserstoffverbrauch durch die Oberflächenreaktion nicht mehr vollständig kompensieren kann und zusätzlich auch die Wasserstoffkonzentration in der unmittelbaren Umgebung der gassensitiven Schicht verringert wird. Dadurch kann die Sauerstoffbedeckung der Oberfläche wieder zunehmen. Alle drei Effekte verschieben die Austrittsarbeit in entgegengesetzte Richtung. Diese Reaktion kann je nach Temperatur der gassensitiven Schicht über Stunden oder auch in Sekunden stattfinden, so dass das Messsignal stark gestört werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gassensor der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine hohe Messgenauigkeit ermöglicht.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Oberflächenbereich durch mindestens eine Aussparung strukturiert ist, in der ein elektrisch leitend mit der gassensitiven Schicht verbundenes flächiges Werkstoffelement angeordnet ist, dessen Werkstoffsich von dem der gassensitiven Schicht unterscheidet und mindestens ein Metalt und/oder mindestens eine ein Metall enthalte chemische Verbindung umfdsst.
Überraschender Weise hat sich herausgestellt, dass durch diese Strukturierung die gassensitive Schicht soweit stabilisiert wird, dass das Wechselspiel der Reaktionen des zu messenden Zielgases mit dem Oberflächen- und Luftsauerstoff reduziert oder sogar gestoppt werden kann. Die chemische Verbindung ist vorzugsweise ein Oxid. Die gassensitive Schicht besteht vorzugsweise aus Metall, insbesondere aus Platin und/oder Palladium.
Versuche haben ergeben, dass das Messsignal des θassensors besonders gut stabilisiert wird, wenn das mindestens eine Metall Silber und/oder Kupfer umfasst.
Vorteilhaft ist, wenn die aus dem Oberflächenbereich und dem mindestens einen Werkstoffelement gebildete Struktur mit Hilfe eines Maskierungsschritts erzeugt ist, insbesondere fotolithographisch. Dadurch ist es möglich, bei der Fertigung des θassensors die Struktur gezielt und reproduzierbar mit einer vorbestimmten θeometrie herzustellen. Die Struktur ist bevorzugt regelmäßig ausgestaltet und/oder weist regelmäßige geometrische Grundformen auf In der Aufsicht auf die gassensi- tive Schicht kann die Struktur gerade, gekrümmte, quadratische, rechteckige, vieleckige, polygonförmige, elliptische und/oder ringförmige Strukturelemente aufweisen. Im Rahmen der Erfindung liegt auch ein Set, das mindestens zwei der erfindungsgemäßen Gassensoren aufweist, bei denen die Strukturen identisch sind bzw. übereinstimmen.
Das mindestens eine Metall kann aber auch Eisen, Zinn, Blei, Nickel, Zink und/oder Kobalt umfassen. Diese Metalle sind in der elektrochemischen Spannungsreihe zu Silber und Kupfer benachbart.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der mit dem Zielgas in Kontakt bringbare Oberflächenbereich der gassensitiven Schicht größer als 1 %, gegebenenfalls größer als 5% und insbesondere größer als 1 0% der mit dem Zielgas in Kontakt bringbaren Oberfläche des mindestens einen innerhalb der mindestens einen Aussparung befindlichen Werkstoffelements. Ein zu kleiner mit dem Zielgas in Kontakt bringbarer Oberflächenbereich der gassensitiven Schicht führt an der Oberfläche zu einer geringen Zielgasadsorption, welche aber entscheidend für die Zielgasdetektion ist.
Vorteilhaft ist, wenn die mit dem Zielgas in Kontakt bringbare Oberfläche des mindestens einen innerhalb der mindestens einen Aussparung befindlichen
Werkstoffelements größer ist als 0,001 %, gegebenenfalls größer ist als 0,1 % und insbesondere größer ist als 1 0% des mit dem Zielgas in Kontakt bringbaren
Oberflächenbereichs (9) der gassensitiven Schicht. Ist der mit dem Zielgas in
Kontakt bringbare Oberflächenbereich des Werkstoffelements zu klein, reduziert sich die stabilisierende Wirkung des mindestens einen Werkstoffelements.
Zweckmäßigerweise ist der mit dem Zielgas in Kontakt bringbare Oberflächenbereich derart strukturiert, dass der Oberflächenbereich an keiner Stelle weiter als 500 μm, gegebenenfalls weiter als 300 μm und insbesondere weiter als 100 μm von dem mindestens einen Werkstoffelement entfernt ist. Dadurch wird eine wirkungsvolle Stabilisierung des Messsignals des θassensors ermöglicht.
Bevorzugt weist die aus dem Oberflächenbereich und dem mindestens einen Werkstoffelement gebildete Struktur mindestens zwei übereinstimmende Einheits- Strukturbereiche auf, die vorzugsweise seitlich aneinander angrenzen und jeweils mindestens ein Werkstoffelement und einen Abschnitt des Oberflächenbereichs der gassensitiven Schicht umfassen. Dabei ist es sogar möglich, dass die Struktur aus einer Vielzahl solcher Einheitsstrukturbereiche gebildet ist, die in einer oder mehreren Reihen matrixförmig nebeneinander angeordnet sind.
Vorteilhaft ist, wenn mindestens zwei der Werkstoffelemente durch einen dazwischen befindlichen Teilbereich der gassensitiven Schicht seitlich voneinander beabstandet sind, und wenn der Abstand der Werkstoffelemente mindestens 50 nm, gegebenenfalls mindestens 75 nm und vorzugsweise mindestens 1 00 nm beträgt. Dabei ist es sogar möglich, dass die Werkstoffelemente voneinander getrennt sind, indem sie beispielsweise vollständig .von der gassensitiven Schicht umrenzt werden. Die an die gassensitive Schicht angrenzende Außenkontur der Werkstoffelemente ist bevorzugt so gewählt, dass die Grenzlinie, entlang der die Werkstoffelemente an die gassensitive Schicht angrenzen, möglichst kurz ist. Das kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass die Werkstoffelemente kreis- scheibenförmig ausgestaltet sind.
Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung beträgt die Dicke der flächigen Werkstoffelemente mindestens das 0,1 -fache Dicke einer Monolage und höchstens 1 0 μm. Versuche haben ergeben, dass mit einer Schichtdicke von 10 nm mit einem flächigen Werkstoffelement aus Kupfer oder Kupferoxid eine gute Stabilisierung des Messsignals ereicht werden kann.
Bei einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist das mindestens eine Werk- stoffelement auf der gassensitiven Schicht angeordnet. Es ist aber auch eine
umgekehrte Anordnung möglich, bei welcher die gαssensitive Schicht auf einer Metallschicht angeordnet ist, wobei mindestens ein nicht von der gassensitiven Schicht überdeckter Teilbereich der Metallschicht das mindestens eine Werkstoffelement bildet. Bei der Herstellung des θassensors braucht dann nur eine der beiden aufeinander liegenden Schichten strukturiert zu werden. Es ist aber auch eine eingebettete Struktur möglich, bei der das mindestens eine Werkstoffelement vollständig in der wenigstens einen Aussparung der gassensitiven Schicht angeordnet ist. In der Aufsicht auf die gassensitive Schicht kann das mindestens eine Werkstoffelement vor, in und/oder hinter der Aussparung angeordnet sein. Man könnte auch sagen, dass das mindestens eine Werkstoffelement über, unter und/oder in der Aussparung angeordnet ist.
Vorteilhaft ist, wenn zwischen dem mindestens einen Werkstoffelement und der gassensitiven Schicht eine Haftvermittlerschicht angeordnet ist. Dadurch kann eine bessere Haftung des mindestens einen Werkstoftelements an der gassensitiven Schicht erreicht werden. Die Haftvermittlerschicht ist bevorzugt derart strukturiert, das sie die gassensitive Schicht in den Aussparungen nicht überdeckt.
Erwähnt werden soll noch, dass der Werkstoff des mindestens einen Werkstoffele- ments unter θasexposition langzeitstabil sein sollte, vorzugsweise bei Temperaturen bis ca. 180 0C. Insbesondere wenn das Zielgas Wasserstoff ist, sollte das mindestens eine Werkstoffelement auch gegen Feuchte beständig sein. Ferner darf das mindestens eine Werkstoffelement die Änderung der Austrittsarbeit der gassensitiven Schicht bei Kontakt mit dem Zielgas nicht unterdrücken.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Potentialsensor ein Feldeffekttransistor, der ein Substrat aufweist, auf dem eine Drain und eine Source angeordnet sind, wobei zwischen Drain und Source ein Kanalbereich gebildet ist, wobei der Kanalbereich direkt über den Luftspalt oder indirekt über eine mit dem Kanalbereich zusammenwirkende θateelektrode und eine mit der Gateelektrode leitend verbundene Sensorelektrode kapazitiv an den Oberflächenbereich der gassensitiven Schicht gekoppelt ist. Der θassensor kann also einen SGFET und/oder einen CCFET als Potentialsensor aufweisen.
Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist der θassensor als Kelvinsonde ausgestaltet bei welcher der Potentialsensor über eine durch den Luftspalt von dem Oberflächenbereich der gassensitiven Schicht beabstandete, auf die gassensitive Schicht zu- und von dieser wegbewegbaren Elektrode kapazitiv an den Oberflächenbereich der gassensitiven Schicht gekoppelt ist. Eine solche Kelvinsonde kommt bevorzugt bei Laboruntersuchungen zur Anwendung.
Nachfolgend sind Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Gassensor, der einen SGFET aulweist dessen Kanalbereich über einen Luftspalt kapazitiv an eine gassensitive Schicht gekoppelt ist,
Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Gassensor, der einen CCFET aufweist dessen Sensorelektrode über einen Luftspalt kapazitiv an eine gassensitive Schicht gekoppelt ist,
Fig. 3 einen Querschnitt durch einen als Kelvinsonde ausgestalteten Gassen- sor,
Fig. 4 eine Aufsicht auf ein erstes Ausfuhrungsbeispiel einer durch Aussparungen strukturierten gassensitiven Schicht,
Fig. 5 eine Aufsicht auf ein zweites Ausfuhrungsbeispiel einer durch Aussparungen strukturierten gassensitiven Schicht,
Fig. ό eine graph ische Da rstel l ung des Messsignals eines Wasserstoff- Gassensors und der Wasserstoffkonzentration in der Umgebung des Gassensors, wobei auf der Abszisse die Zeit t in Sekunden und auf der
Ordinate links die Amplitude des Messsignals und rechts die Wasserstoffkonzentration aufgetragen sind,
Fig. 7 Teilquerschnitte durch ein Trägerteil, auf dem eine strukturierte gassensi- bis 9 tive Schicht angeordnet ist, und
Fig. 10 eine Aufeicht auf ein drittes Ausfuhrungsbeispiel einer durch Aussparungen strukturierten gassensitiven Schicht.
Ein in Fig. 1 im Ganzen mit 1 bezeichneter Gassensor weist ein Substrat 2 auf, auf dem in einer n-dotierten Transistorwanne eine Drain 3 und eine Source 4 angeordnet ist. Die Drain 3 und die Source 4 können beispielsweise aus p-dotiertem Silizium bestehen. Die Drain 3 ist über elektrische Leiterbahnen mit einem in der Zeichnung nicht näher dargestellten Drain-Anschluss verbunden. In entsprechender Weise ist die Source 4 mit einem Source-Anschluss verbunden. Zwischen Drain 3 und Source 4 ist in dem Substrat 2 ein Kanalbereich 5 gebildet, auf dem eine elektrisch isolierende Dünnoxidschicht oder ein Nitrid angeordnet ist, die bzw. das als Gatedielektrikum dient.
Über dem Kanalbereich 5 ist an einem Trägerteil ό eine gassensitive Schicht 7 angeordnet die beispielsweise aus einem Edelmetall, insbesondere aus Platin oder Palladium besteht und durch einen Luftspalt 8 von dem Kanalbereich 5 beabstandet ist. Ein dem Kanalbereich 5 zugewandter Oberflächenbereich 9 der gassensitive Schicht 7 ist über den Luftspalt 8 kapazitiv an den dem Kanalbereich 5 gekoppelt.
Das Trägerteil ό ist beidseits der gassensitiven Schicht 7 über eine elektrische Isolationsschicht 10 derart mit dem Substrat 2 verbunden, dass das Trägerteil ό und die gassensitive Schicht 7 ein Suspended Gate bilden.
Der Luftspalt 8 ist über mindestens eine in der Zeichnung nicht näher dargestellte Öffnung mit der den Gassensor 1 umgebenden Atmosphäre verbunden. Über diese Öffnung kann der Oberflächenbereich 9 der gassensitiven Schicht 7 mit einem zu detektierenden Zielgas, nämlich Wasserstoff, in Kontakt gebracht werden. Bei einem Kontakt mit dem Oberflächenbereich 9 adsorbiert das Zielgas an dem Oberflächenbereich 9. Dabei verändert sich in dem Oberflächenbereich 9 die Austrittsarbeit, was in einer Veränderung des elektrischen Potentials in dem Kanalbereich 5 führt.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist der Kanalbereich 5 offen ausgebildet (ISFET) und über das Dünnschichtoxid und den Luftspalt 8 direkt an die gassensitive Schicht 7 kapazitiv gekoppelt. Deutlich ist erkennbar, dass der Kanalbereich 5 an der der gassensitiven Schicht 7 gegenüber liegenden Seite des Luftspalts 8 ange- ordnet ist.
Bei dem Ausfuhrungsbeispiel nach Fig. 2 ist der Feldeffekttransistor als CCFET ausgestaltet bei dem der Kanalbereich 5 seitlich neben der gassensitiven Schicht 7 in dem Substrat 2 angeordnet und mit einer Gateelektrode 1 1 abgedeckt ist. Zur kapazitiven Ankopplung des Kanalbereichs 5 an die gassensitive Schicht 7 ist die Θateelektrode 1 1 über eine elektrische Verbindungsleitung 12 mit einer Sensorelektrode 1 3 verbunden, die an der dem Oberflächenbereich 9 der gassensitiven Schicht 7 gegenüberliegenden Seite des Luftspalts 8 auf der auf dem Substrat 2 befindlichen Isolationsschicht 10 angeordnet ist. Die Isolationsschicht 10 kann beispielsweise eine SiO2-Schicht sein. Der Aufbau des Suspended Gates des SGFET entspricht dem in Fig. 1.
Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Gassensor 1 als Kelvin- Sonde ausgestaltet. Die gassensitive Schicht 7 ist auf einem elektrisch leitenden Träger 14 angeordnet und weist an ihrer dem Träger 14 abgewandten Seite einen Oberflächenbereich 9 auf, an den das Zielgas adsorbieren kann. Der Oberflächenbereich 9 ist durch einen Luftspalt 8 von einer Elektrode 1 5 beabstandet und bildet mit dieser eine elektrische Kapazität.
Die Elektrode 1 5 kann mit Hilfe eines in der Zeichnung nicht näher dargestellten Aktors in Schwingungen versetzt werden. Dabei bewegt sich die Elektrode 1 5 entsprechend dem Pfeil Pf abwechselnd auf die gassensitive Schicht 7 zu- und von dieser weg. Die Elektrode 15 und der Träger 14 bzw. die gassensitive Schicht 7 sind mit Anschlüssen 1 ό einer Auswerte- und Ansteuereinrichtung 17 verbunden. Diese hat einen in der Zeichnung nicht näher dargestellten Potentialsensor, der zur Messung der elektrischen Spannung zwischen der gassensitiven Schicht 7 und der Elektrode 15 mit den Anschlüssen 1 ό verbunden ist. Die Auswerte- und Ansteuereinrichtung 1 7 weist außerdem eine mit dem Potentialsensor in Steuerverbindung stehende, verstellbare Spannungsquelle auf, mittels der eine Gegenspannung zwischen den Potentialsensor und die Elektrode 1 5 und/oder den Träger 14 anlegt
wird. Die Gegeπspαnπung wird so gewählt, dass das von dem Potentialsensor gemessene Potential im Mittel gleich null ist. Alternativ kann auch direkt die durch die Schwingung verursachte Änderung der elektrischen Kapazität zwischen der Elektrode 1 5 und dem Träger 14 gemessen werden, beispielsweise indem der zwischen der Elektrode 1 5 und dem Träger 14 fließende elektrische Strom gemessen wird.
Der Oberflächenbereich 9 der gassensitiven Schicht 7 ist bei jedem der in Fig. 1 -3 gezeigten Ausfijhrungsbeispiele jeweils durch Aussparungen fotolithographisch strukturiert, in denen jeweils ein elektrisch leitend mit der gassensitiven Schicht verbundenes flächiges Werkstoffelement 1 8 angeordnet ist. Der Werkstoff der Werkstoffelemente 1 8 unterscheidet sich von dem der gassensitiven Schicht 7 und enthält vorzugsweise Kupfer und/oder Silber.
Die mit dem Zielgas in Kontakt bringbare, an den Kanalbereich 5 kapazitiv gekoppelte Oberfläche der gassensitiven Schicht 7 ist größer als 1 % und kleiner als 99,009% der Θesamtoberfläche, bestehend aus der Oberfläche der gassensitiven Schicht und derjenigen der Werkstoffelemente 1 8.
Der mit dem Zielgas in Kontakt bringbare Oberflächenbereich 9 der gassensitiven Schicht 7 ist so strukturiert, dass der Oberflächenbereich 9 an keiner Stelle weiter als 500 μm von einem Werkstoffelement 1 8 entfernt ist.
Bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausfuhrungsbeispiel ist die gassensitive Schicht 7 schachbrettartig strukturiert. Deutlich ist erkennbar, dass der mit dem Zielgas in Kontakt bringbare Oberflächenbereich 9 der gassensitiven Schicht 7 in eine Vielzahl von quadratischen Abschnitten unterteilt ist, die in mehreren Reihen und Spalten auf Lücke zueinander versetzt sind. In den Zwischenräumen zwischen zwei zueinander benachbarten Abschnitten der der gassensitiven Schicht 7 ist jeweils ein Werkstoffelement 1 8 angeordnet, dessen Oberflächenabmessungen denen der Abschnitte entspricht. Der Abstand A zweier zueinander benachbarter Werkstoffelemente 1 8 beträgt zwischen 1 00 nm und 500 μm. Das Flächenverhältnis der Gesamtoberfläche der Werkstoffelemente 1 8 zum Oberflächenbereich 9 der gassensitiven Schicht 7 beträgt 1 :1.
Bei dem in Fig. 5 gezeigten Ausfuhrungsbeispiel sind die Werkstoffelemente 1 8 nach allen Seiten durch den zwischen ihnen befindlichen, mit dem Zielgas in Kontakt bringbaren Oberflächenbereich 9 der gassensitiven Schicht 7 voneinander beabstandet.
Deutlich ist erkennbar, dass die aus dem Oberflächenbereich 9 und den Werkstoffelementen 1 8 gebildete Struktur mehrere übereinstimmende Einheitsstrukturbereiche 19 mit etwa quadratischer Außenkontur aufweist. Deder Einheitsstrukturbereich 19 umfasst jeweils ein Werkstoffelement 1 8 und einen Abschnitt des Oberflächen- bereichs 9 der gassensitiven Schicht 7, der das Werkstoffelement 1 8 rahmenförmig umgrenzt. Zueinander benachbarte Einheitsstrukturbereiche 19 grenzen mit den Abschnitten der Oberflächenbereiche 9 direkt und unterbrechungsfrei aneinander an, so dass sich ein durchgehender, mit dem Zielgas in Kontakt bringbarer Oberflächenbereich 9 ergibt. Das Flächenverhältnis der Gesamtoberfläche der Werk- stoffelemente 1 8 zum Oberflächenbereich 9 der gassensitiven Schicht 7 beträgt B2/(C2-B2), wobei B die Kantenlänge der Werkstoffelemente 1 8 und C die Kantenlänge der Einheitsstrukturbereiche 19 ist.
In Fig. 6 ist das Messsignal einer Kelvin-Sonde für unterschiedliche Abmessungen B, C (siehe Fig. 5) der Struktur der gassensitiven Schicht 7 graphisch dargestellt, wobei die Konzentration des Zielgases stufenförmig von etwa null auf einen Maximalwert erhöht und danach stufenförmig auf etwa null reduziert wird. Deutlich ist erkennbar, dass die Amplitude des Messsignals von den Abmessungen der Struktur abhängig ist und dass mit den Werten B = I O μm und C = 50 μm die größte Sensitivität erreicht wird.
In Fig. 7 ist erkennbar, dass die gassensitive Schicht 7 auf dem Trägerteil ό und die Werkstoffelemente 1 8 auf der gassensitiven Schicht 7 angeordnet sind. Die gassensitive Schicht 7 verläuft unterbrechungsfrei auf dem Trägerteil ό. Die gassensitive Schicht 7 haftet an dem Trägerteil ό und die Werkstoflelemente 1 8 haften an der gassensitiven Schicht 7. Die Dicke der Werkstoffelemente 1 8 beträgt zwischen der 0,1 -fachen Dicke einer Monologe und 1 0 μm. Bei Bedarf kann zwischen dem Trägerteil ό und der gassensitiven Schicht 7 und/oder zwischen dieser und den Werkstoffelementen 1 8 eine Haftvermittlerschicht angeordnet sein.
Es ist aber auch möglich, dass die Werkstoffelemente 1 8 auf dem Trägerteil ό und die gasseπsitive Schicht 7 auf einer die Werkstoffelemente 1 8 aufweisenden Metallschicht angeordnet ist, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist. Die Werkstoffelemente 1 8 sind dabei durch Abschnitte einer durchgehenden Metallschicht gebildet. Die Metallschicht haftet an dem Trägerteil ό und die gassensitive Schicht 7 an der Metallschicht. Bei Bedarf kann zwischen dem Trägerteil 6 und der Metallschicht und/oder zwischen dieser und der gassensitiven Schicht 7 eine Haftvermittlerschicht angeordnet sein.
In Fig. 9 ist erkennbar, dass die gassensitive Schicht 7 und die Werkstoffelemente 1 8 auch nebeneinander auf dem Trägerteil ό angeordnet sein können. Seitlich grenzen die Werkstoffelemente 1 8 an die gassensitive Schicht 7 an. Die gassensitive Schicht 7 und die Werkstoffelemente 1 8 haften jeweils direkt an der Oberfläche des Trägerteils ό. Auch hier kann zwischen dem Trägerteil ό und der gassensitiven Schicht 7 bzw. den Werkstoffelementen 1 8 eine Haftvermittlerschicht vorgesehen sein.
In Fig. 10 ist ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel gezeigt, bei dem der mit dem Zielgas in Kontakt bringbare Oberflächenbereich 9 der gassensitiven Schicht Ringe auf- weist, zwischen denen ringförmige Werkstoffelemente 1 8 angeordnet sind. Die Ringe des Oberflächenbereichs 9 und die Werkstoffelemente 1 8 sind dabei etwa konzentrisch zueinander angeordnet. Die in Fig. 10 gezeigte Struktur weist mehrere gedachte Einheitsstrukturbereiche auf, die segmentförmig ausgestaltet sind und in einem Winkelraster derart um einen Mittelpunkt zueinander versetzt sind, dass sie unterbrechungsfrei aneinander angrenzen.