NL1022482C2 - Hydrogen peroxide sensor. - Google Patents
Hydrogen peroxide sensor. Download PDFInfo
- Publication number
- NL1022482C2 NL1022482C2 NL1022482A NL1022482A NL1022482C2 NL 1022482 C2 NL1022482 C2 NL 1022482C2 NL 1022482 A NL1022482 A NL 1022482A NL 1022482 A NL1022482 A NL 1022482A NL 1022482 C2 NL1022482 C2 NL 1022482C2
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- sensor
- hydrogen peroxide
- concentration
- oxygen
- sensor material
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/414—Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS
- G01N27/4141—Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS specially adapted for gases
- G01N27/4143—Air gap between gate and channel, i.e. suspended gate [SG] FETs
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
- G01N33/483—Physical analysis of biological material
- G01N33/497—Physical analysis of biological material of gaseous biological material, e.g. breath
Description
: : :-- 1 η— -----·-»·-·-. ί 1.-.Λ1 Μ....-..Ψ·/::: - - 1 η— ----- · - »· - · -. ί 1 .-. Λ1 Μ ....- .. Ψ · /
WATERSTOFPEROXIDE-SENSORHYDROGEN PEROXIDE SENSOR
De uitvinding betreft een waterstofperoxide-sensor, ten minste voorzien van een sensormateriaal van het type vast-elektroliet, in het kristalrooster waarvan een chemisch evenwicht bestaat tussen de concentraties van 5 zuurstofvacatures en vrije, negatieve zuurstofionen enerzijds en de concentratie van in het kristalrooster gebonden zuurstof anderzijds. Onder een materiaal van het type vast-elektroliet wordt hier verstaan een vaste stof die zowel elektronen als ionen geleidt.The invention relates to a hydrogen peroxide sensor, provided with at least a solid electrolyte sensor material, in the crystal lattice of which there is a chemical equilibrium between the concentrations of oxygen vacancies and free, negative oxygen ions on the one hand and the concentration of oxygen bound in the crystal lattice on the other hand. A solid electrolyte material is here understood to mean a solid that conducts both electrons and ions.
10 Bekend uit IEEE Sensor Journal Vol. 2 No. 1, February 2002, blz. 26-33 is de toepassing van elektroactieve redoxmaterialen voor de stuurelektrode van een waterstofperoxide-gevoelige eM0SFET. Het wordt als fundamenteel nadeel van de beschreven sensors onderkend dat 15 deze een geringe selectiviteit vertonen, omdat iedere te detecteren stof met reducerende of oxiderende eigenschappen een meetresultaat zal beïnvloeden. Dit nadeel doet zich niet voor bij een sensor die is voorzien van een sensormateriaal dat een waterstofperoxide-gevoelige chemische potentiaal 20 vertoont.10 Known from IEEE Sensor Journal Vol. 2 No. 1, February 2002, pages 26-33 is the use of electroactive redox materials for the control electrode of a hydrogen peroxide-sensitive eM0SFET. It is recognized as a fundamental drawback of the sensors described that they exhibit low selectivity, because any substance to be detected with reducing or oxidizing properties will influence a measurement result. This disadvantage does not occur with a sensor which is provided with a sensor material that exhibits a hydrogen peroxide-sensitive chemical potential.
Het is een doel van de uitvinding een selectieve waterstofperoxide-sensor te verschaffen met behulp waarvan een hoeveelheid waterstofperoxide kan worden gedetecteerd bij kamertemperatuur.It is an object of the invention to provide a selective hydrogen peroxide sensor with the aid of which an amount of hydrogen peroxide can be detected at room temperature.
25 Het is voorts een doel een waterstofperoxide-sensor te verschaffen die compact en robuust is, en waarmee uiterst geringe hoeveelheden waterstofperoxide bij een verwaarloosbare wachttijd op betrouwbare wijze kunnen worden bepaald.It is a further object to provide a hydrogen peroxide sensor that is compact and robust, and with which extremely small amounts of hydrogen peroxide can be reliably determined with a negligible waiting time.
30 Een dergelijke sensor dient relatief goedkoop in aanschaf en gebruik te zijn, en dient op een groot aantal gebieden toepasbaar te zijn, bijvoorbeeld in de procesindustrie of de tuinbouw voor het detecteren van waterstofperoxide in bleekprocessen, of in de medisch-klinische chemie voor het 1noo »#2 H detecteren van waterstofperoxide in ademhalingscondensaten.Such a sensor should be relatively inexpensive to purchase and use, and should be applicable in a large number of areas, for example in the process industry or horticulture for the detection of hydrogen peroxide in bleaching processes, or in medical-clinical chemistry for the novelty. »# 2 H detecting hydrogen peroxide in respiratory condensates.
H Deze doelen worden bereikt, en andere voordelen worden behaald, met een waterstofperoxide-sensor van het in de aanhef omschreven type, waarbij overeenkomstig de uitvinding 5 de concentratie zuurstofvacatures in het sensormateriaal moduleerbaar is en middelen zijn verschaft voor het moduleren van die concentratie zuurstofvacatures in het I sensormateriaal.These objectives are achieved, and other advantages are achieved, with a hydrogen peroxide sensor of the type described in the preamble, wherein according to the invention the concentration of oxygen vacancies in the sensor material can be modulated and means are provided for modulating that concentration of oxygen vacancies in the I sensor material.
De concentratie van de zuurstofvacatures in het I 10 sensormateriaal in een sensor volgens de uitvinding is door een reactie met waterstofperoxide moduleerbaar, op een zodanige wijze dat een toename van waterstofperoxide resuleert in een afname van het aantal zuurstofvacatures. De I moduleerbaarheid van het aantal zuurstofvacatures in het I 15 sensormateriaal door waterstofperoxide betekent dat het sensormateriaal een waterstofperoxide-gevoelige werkfunctie vertoont, welke werkfunctie aldus een maat voor een hoeveelheid waterstofperoxide vormt. De werkfuntie Φ van een materiaal is gedefinieerd als het verschil tussen de Volta- I 20 energie -q0 en de Fermi-energie EF, waarbij de Volta-energie I het product is van een eenheidslading q en de potentiaal Θ van die lading op een afstand van een oppervlak van een vast materiaal waarop een bewegend deeltje net niet meer door dat I oppervlak wordt beïnvloed, in formule: I 25 I EF = -Φ -q0 (1) B De werkfunctie Φ van een materiaal is voor een vaste stof B een constante, die op een eenvoudige en volgens op zich B 30 bekende wijze te meten is. In een sensor volgens de B uitvinding treedt een reactie op tussen het te detecteren B waterstofperoxide en de zuurstofvacatures in het B sensormateriaal, waarbij een molecuul waterstofperoxide B ontleedt tot water en een zuurstofatoom, dat onder opname van B 35 twee elektronen door een vacature wordt gebonden, als volgt: I H202 + 2e + V0" - H20 + 00x (2) I i π 9 Ί A 8 2 “ r'--~'J ™ **#«"**# ·· a 3The concentration of the oxygen vacancies in the sensor material in a sensor according to the invention can be modulated by a reaction with hydrogen peroxide in such a way that an increase in hydrogen peroxide results in a decrease in the number of oxygen vacancies. The modularity of the number of oxygen vacancies in the sensor material by hydrogen peroxide means that the sensor material has a hydrogen peroxide-sensitive working function, which working function thus forms a measure for an amount of hydrogen peroxide. The working function Φ of a material is defined as the difference between the Volta I-energy-q0 and the Fermi energy EF, where the Volta energy I is the product of a unit charge q and the potential Θ of that charge at a distance of a surface of a solid material on which a moving particle is no longer affected by that I surface, in the formula: I 25 I EF = -Φ -q0 (1) B The working function Φ of a material is for a solid B a constant, which can be measured in a simple and in a manner known per se B 30. In a sensor according to the B invention, a reaction occurs between the B hydrogen peroxide to be detected and the oxygen vacancies in the B sensor material, wherein a molecule of hydrogen peroxide B decomposes into water and an oxygen atom which, while taking up B 35, binds two electrons into a vacancy , as follows: I H202 + 2e + V0 "- H20 + 00x (2) I i π 9 Ί A 8 2" r '- ~' J ™ ** # «" ** # ·· a 3
In vergelijking (2) representeert V0‘* een zuurstofvacature, en representeert 00x een in het kristal van het sensormateriaal gebonden zuurstofatoom.In equation (2), V0 "* represents an oxygen vacancy, and 00x represents an oxygen atom bound in the crystal of the sensor material.
5 De evenwichtsconstante K van reactie (2) kan worden gegeven door o) [h2o2Wö] 10The equilibrium constant K of reaction (2) can be given by o) [h 2 O 2 WO] 10
In vergelijking (3) is [H20] de concentratie water, is [00x] de concentratie van in het kristal van het sensormateriaal gebonden zuurstofatomen, is [H202] de concentratie waterstofperoxide en is [V0**] de concentratie 15 zuurstofvacatures in het sensormateriaal.In equation (3), [H2 O] is the concentration of water, [00x] is the concentration of oxygen atoms bound in the crystal of the sensor material, [H2 O2] is the concentration of hydrogen peroxide, and [V0 **] is the concentration of oxygen vacancies in the sensor material .
Uit vergelijking (3) kan worden afgeleid dat de concentratie waterstofperoxide wordt gegeven door [H202] = 1/ (K' [V0**]) (4) 20From equation (3) it can be deduced that the hydrogen peroxide concentration is given by [H 2 O 2] = 1 / (K '[V0 **]) (4) 20
In vergelijking (4) is K' het product van de evenwichtsconstante K en [O0x] .In equation (4), K 'is the product of the equilibrium constant K and [O0x].
Door het overeenkomstig de uitvinding verschaffen van middelen voor het moduleren van de concentratie 25 zuurstofvacatures is het mogelijk de waarde van K', en daarmee de gevoeligheid van de de sensor voor waterstofperoxide, te wijzigen, en in het bijzonder te verhogen.By providing means for modulating the concentration of oxygen vacancies according to the invention, it is possible to change the value of K ', and thus the sensitivity of the sensor to hydrogen peroxide, and in particular to increase it.
In een uitvoeringsvorm van een waterstofperoxide-sensor 30 volgens de uitvinding omvatten de middelen voor het moduleren van de concentratie zuurstofvacatures in het sensormateriaal een schakeling voor het leiden van een instelstroom door het sensormateriaal. Met een instelstroom door het sensormateriaal is het mogelijk de ontleding van 35 waterstofperoxide door het aanvoeren van elektronen te bevorderen, en daarmee het evenwicht in reactie (2) naar rechts te doen verschuiven.In an embodiment of a hydrogen peroxide sensor 30 according to the invention, the means for modulating the concentration of oxygen vacancies in the sensor material comprises a circuit for passing a bias current through the sensor material. With a bias current through the sensor material, it is possible to promote the decomposition of hydrogen peroxide by supplying electrons, and thereby to shift the balance in reaction (2) to the right.
1022482 H In een uitvoeringsvorm van een waterstofperoxide-sensor H volgens de uitvinding vertoont het vast-elektroliet H sensormateriaal een fluorietstructuur.1022482 H In an embodiment of a hydrogen peroxide sensor H according to the invention, the solid electrolyte H sensor material exhibits a fluorite structure.
In deze laatste uitvoeringsvorm is het sensormateriaal 5 bijvoorbeeld Zr!_xAx02, waarin A is geselecteerd uit de elementen calcium (Ca) en yttrium (Y), en x een getal representeert, waarbij 0<x<l.In the latter embodiment, the sensor material 5 is, for example, Zr 1 x x x 2 O 2, wherein A is selected from the elements calcium (Ca) and yttrium (Y), and x represents a number where 0 <x <1.
In weer een uitvoeringsvorm van een waterstofperoxide- H sensor volgens de uitvinding vertoont het vast-elektroliet 10 sensormateriaal een perovskietstructuur.In yet another embodiment of a hydrogen peroxide H sensor according to the invention, the solid electrolyte sensor material has a perovskite structure.
In deze laatste uitvoeringsvorm is de perovskietstructuur bijvoorbeeld van het type Aj^A^B^yB'^^, waarin A een lanthanide-element, A' een aardalkali-element, B een eersteIn this latter embodiment, the perovskite structure is, for example, of the type Aj ^ A ^ B ^ yB '^^, wherein A is a lanthanide element, A' an alkaline earth element, B a first
3d-overgangselement, B' een tweede 3d-overgangselement en O3d transition element, B 'a second 3d transition element and O
15 zuurstof representeert, en x, y en δ getallen representeren, I waarbij 0<x<l, 0<y<l en 0<δ<3.15 represents oxygen, and x, y and δ represent numbers, I where 0 <x <1, 0 <y <1 and 0 <δ <3.
Bijvoorbeeld is het lanthanide-element lanthaan (La), het aardalkali-element strontium (Sr), het eerste 3d- overgangselement cobalt (Co) en het tweede 3d-element ijzer I 20 (Fe).For example, the lanthanide element is lanthanum (La), the alkaline earth element strontium (Sr), the first 3d transition element is cobalt (Co) and the second 3d element is iron (Fe).
In een uitvoeringsvorm van een waterstofperoxide-sensor volgens de uitvinding is het tweede 3d-element Fe afwezig, I voorgesteld door y=0.In an embodiment of a hydrogen peroxide sensor according to the invention, the second 3d element Fe is absent, represented by y = 0.
Weer een uitvoeringsvorm wordt gekenmerkt door de waarden I 250,5<x<0,7.Another embodiment is characterized by the values I 250.5 <x <0.7.
Weer een uitvoeringsvorm wordt gekenmerkt door de waarde I y=0,8.Another embodiment is characterized by the value I y = 0.8.
I Weer een uitvoeringsvorm wordt gekenmerkt door de waarde I y=o,4.Another embodiment is characterized by the value I y = 0, 4.
30 Een waterstofperoxide-sensor volgens de uitvinding is niet beperkt tot één bepaald type sensor.A hydrogen peroxide sensor according to the invention is not limited to one specific type of sensor.
Een watertofperoxide-sensor volgens de uitvinding is bijvoorbeeld een geleidbaarheidssensor.A hydrogen peroxide sensor according to the invention is, for example, a conductivity sensor.
In een dergelijke sensor wordt gebruik gemaakt van de I 35 variatie in de elektrische geleidbaarheid van het I sensormateriaal als gevolg van de variatie in de werkfunctie daarvan onder invloed van het contact van dat materiaal met I 1022482 5 een variërende hoeveelheid waterstofperoxide.In such a sensor, use is made of the variation in the electrical conductivity of the sensor material as a result of the variation in its working function under the influence of the contact of that material with a varying amount of hydrogen peroxide.
In weer een uitvoeringsvorm is de waterstofperoxide-sensor een potentiometrische sensor.In yet another embodiment, the hydrogen peroxide sensor is a potentiometric sensor.
Een potentiometische sensor combineert de voordelen van 5 een sensor volgens de stand der techniek, zoals beschreven in het hiervoor aangehaalde IEEE Sensor Journal, met de grote gevoeligheid van de hier genoemde perosvskiet-sensormaterialen.A potentiometric sensor combines the advantages of a sensor according to the state of the art, as described in the aforementioned IEEE Sensor Journal, with the great sensitivity of the perosvskite sensor materials mentioned here.
In een bijzonder voordelige uitvoeringsvorm, is de 10 waterstofperoxide-sensor een elektroliet-metaal-oxide-halfgeleider (eMOSFET) waarvan de stuurelektrode het sensormatiaal omvat.In a particularly advantageous embodiment, the hydrogen peroxide sensor is an electrolyte metal oxide semiconductor (eMOSFET), the control electrode of which comprises the sensor material.
Met deze laatste uitvoeringsvorm beschikt men over een selectieve en gevoelige sensor, die bij kamertemperatuur 15 toepasbaar is voor waterstofperoxide in een elektrolietische vloeistof, waarbij, in tegenstelling tot potentiometrische sensors volgens de stand der techniek, het gebruik van een referentie-elektrode overbodig is.With this latter embodiment, a selective and sensitive sensor is available, which can be used at room temperature for hydrogen peroxide in an electrolyte liquid, wherein, in contrast to potentiometric sensors according to the prior art, the use of a reference electrode is superfluous.
Een sensor volgens deze laatste uitvoeringsvorm wordt met 20 voordeel toegepast in de medisch-klinische chemie voor het detecteren van waterstofperoxide in ademhalingscondensaten, indien deze sensor is opgenomen in een geïntegreerde schakeling die voorts een temperatuursensor omvat.A sensor according to the latter embodiment is advantageously used in medical clinical chemistry for detecting hydrogen peroxide in respiratory condensates, if this sensor is included in an integrated circuit which further comprises a temperature sensor.
De uitvinding zal in het nu volgende nader worden 25 toegelicht aan de hand van uitvoeringsvoorbeelden, met verwijzing naar de bij gevoegde tekeningen.The invention will be further elucidated hereinbelow on the basis of exemplary embodiments, with reference to the accompanying drawings.
Fig. 1 is een schematische perspectivische weergave van een uitvoeringsvorm van een EMOSFET-sensor volgens de uitvinding, 30 Fig. 2 geeft een elektronisch schakelschema voor het meten van de drempelspannning VT van de in fig. 1 getoonde sensor, welke drempelspanning evenredig is met de werkfunctie van het sensormateriaal,FIG. 1 is a schematic perspective view of an embodiment of an EMOSFET sensor according to the invention, FIG. 2 shows an electronic circuit diagram for measuring the threshold voltage VT of the sensor shown in FIG. 1, which threshold voltage is proportional to the working function of the sensor material,
Fig. 3-5 geven een grafische voorstelling van de 35 drempelspanning VT van een eerste en een tweede uitvoeringsvorm van een EMOSFET-sensor volgens de uitvinding, als functie van de waterstofperoxide-concentratie in een 1n??dft2 H fosfaatbuffer met een pH = 7, die 0,1 M KC1 bevat, bij H verschillende waarden van een instelstroom door het sensormateriaal. Deze instelstroom wordt met behulp van een in de buffervloeistof gestoken niet-geaarde tegenelektrode 5 van platina door het sensormateriaal geleid.FIG. 3-5 give a graphical representation of the threshold voltage VT of a first and a second embodiment of an EMOSFET sensor according to the invention, as a function of the hydrogen peroxide concentration in a 1n ?? dft2 H phosphate buffer with a pH = 7, which 0.1 M KCl contains, at H, different values of a bias current through the sensor material. This bias current is passed through the sensor material with the aid of a non-earthed platinum counter-electrode 5 of platinum.
Fig. 6 geeft een grafische voorstelling van de drempelspanning VT van een derde uitvoeringsvorm van een EMOSFET-sensor volgens de uitvinding, als functie van een waterstofperoxide-concentratie in·een fosfaatbuffer met een 10 pH = 7, die 0,1 M KC1 bevat, bij verschillende waarden van een instelstroom door het sensormateriaal, enFIG. 6 is a graphical representation of the threshold voltage VT of a third embodiment of an EMOSFET sensor according to the invention, as a function of a hydrogen peroxide concentration in a phosphate buffer with a pH = 7, containing 0.1 M KCl, at different values of a bias current through the sensor material, and
Fig. 7 geeft een grafische voorstelling van de gevoeligheid S van een drietal uitvoeringsvormen van een EMOSFET-sensor volgens de uitvinding als functie van de 15 instelstroom door het sensormateriaal.FIG. 7 gives a graphical representation of the sensitivity S of three embodiments of an EMOSFET sensor according to the invention as a function of the bias current through the sensor material.
Fig. 1 toont schematisch een EMOSFET-sensor 1 volgens de uitvinding, met achtereenvolgens een laag 2 van I eenkristallijn p-Si, waarin een afvoer ("drain”) 3 een kanaal 5 en een toevoer ("source") 4 zijn gevormd, afgedekt door de 20 een oxidelaag 6, bijvoorbeeld een laag Si02. Op de oxidelaag 6 is een stuurelektrode ("gate") 9 gevormd, voorzien van een geleiderpatroon 7 van bijvoorbeeld platina (Pt), dat is I afgedekt door een isolatorlaag 8. Het materiaal van de I stuurelektrode 9 in een EMOSFET-sensor volgens de uitvinding 25 is een perovskiet met een waterstofperoxide-gevoelige werkfunctie.FIG. 1 schematically shows an EMOSFET sensor 1 according to the invention, successively with a layer 2 of monocrystalline p-Si, in which a drain ("drain") 3 is formed a channel 5 and a source (source) 4, covered by an oxide layer 6, for example a layer of SiO2. On the oxide layer 6, a control electrode ("gate") 9 is formed, provided with a conductor pattern 7 of, for example, platinum (Pt), which is covered by an insulator layer 8. The material of the control electrode 9 in an EMOSFET sensor according to the invention is a perovskite with a hydrogen peroxide sensitive working function.
Fig. 2 toont een schakeling waarbij gebruik gemaakt wordt van een FET-versterker 10 voor het meten van de drempelspanning VT van de EMOSFET-sensor 2-5 van fig. 1.FIG. 2 shows a circuit employing a FET amplifier 10 for measuring the threshold voltage VT of the EMOSFET sensor 2-5 of FIG. 1.
I 30 Tussen de drempelspanning VT en de hierboven gedefinieerde I werkfunctie Φ bestaat een lineair verband.There is a linear relationship between the threshold voltage VT and the I working function werk defined above.
Fig. 3 toont de drempelspanning VT als functie van de I waterstofperoxide-concentratie van EMOSFET-sensors met H respectievelijk La0.3Sr0.7CoC>3_5 (·) en La0 5Sr0.sCo03.6 (Δ) als I 35 gatemateriaal, bij een instelstroom van +25 nA door het I sensormateriaal. Uit de figuur is te zien dat beide sensors een even grote gevoeligheid vertonen, maar dat de sensor met I 1n?? 4 r2 7 een stuurelektrode van La0 3Sr0 7Co03_6 een groter bereik en een lagere detectielimiet heeft dan de sensor met een stuurelektrode van La0.5Sr05CoO3_6, wat wordt toegeschreven aan het hogere Sr-doteringsniveau.FIG. 3 shows the threshold voltage VT as a function of the hydrogen peroxide concentration of EMOSFET sensors with H respectively La0.3Sr0.7CoC> 3_5 (·) and La0 5Sr0.sCo03.6 (Δ) as I 35 gate material, with a bias current of + 25 nA through the I sensor material. The figure shows that both sensors have the same sensitivity, but that the sensor with I 1n ?? 4 r2 7 a control electrode of La0 3Sr0 7Co03_6 has a larger range and a lower detection limit than the sensor with a control electrode of La0.5Sr05CoO3_6, which is attributed to the higher Sr doping level.
5 Fig. 4 toont de drempelspanning VT als functie van de waterstofperoxide-concentratie van een EMOSFET-sensor met La0.5Sr0.5Co03_5 als gatemateriaal, bij respectievelijk een instelstroom van +25 nA (Δ), +50 nA (□), +100 nA (o) en +200 nA (Θ) door het sensormateriaal. Uit de figuur is te zien 10 dat de gevoeligheid en het bereik van de sensor toeneemt bij toename van de stroom door het sensormateriaal.FIG. 4 shows the threshold voltage VT as a function of the hydrogen peroxide concentration of an EMOSFET sensor with La0.5Sr0.5Co03_5 as gate material, with a bias current of +25 nA (Δ), +50 nA (□), +100 nA (o ) and +200 nA (Θ) through the sensor material. It can be seen from the figure that the sensitivity and the range of the sensor increases with the increase in the current through the sensor material.
Fig. 5 toont de drempelspanning VT als functie van de waterstofperoxide-concentratie van een EMOSFET-sensor met La0 3Sr0.7Co03_6 als gatemateriaal, bij respectievelijk een 15 instelstroom van +25 nA (·) , +50 nA (A) en -25 nA (♦) door het sensormateriaal en van een EMOSFET-sensor met La0.5Sr0-5CoO3_6 als gatemateriaal, bij respectievelijk een instelstroom van -50 nA (V), -25 nA (□) en +50 nA (Θ) door het sensormateriaal. Uit de figuur is te zien dat bij een 20 instelstroom van -25 nA de detectielimiet voor een sensor met La0 sSr0.5CoO3.6 als gatemateriaal (□) hoger is dan de detectielimiet van een sensor met La0-3Sr0 7Co03.5 als gatemateriaal(♦), terwijl het gevoeligheidsbereik van een sensor met een negatieve instelstroom smaller is dan in het 25 geval van een positieve instelstroom. Dit wordt toegeschreven aan het verschil in detectiereactie: reductie van waterstofperoxide bij een positieve instelstroom en oxidatie van waterstofperoxide bij een negatieve instelstroom.FIG. 5 shows the threshold voltage VT as a function of the hydrogen peroxide concentration of an EMOSFET sensor with La0 3Sr0.7Co03_6 as gate material, with a bias current of +25 nA (·), +50 nA (A) and -25 nA (♦ ) through the sensor material and of an EMOSFET sensor with La0.5Sr0-5CoO3_6 as gate material, with a bias current of -50 nA (V), -25 nA (□) and +50 nA (Θ) through the sensor material, respectively. It can be seen from the figure that with a bias current of -25 nA the detection limit for a sensor with La0 sSr0.5CoO3.6 as gate material (□) is higher than the detection limit for a sensor with La0-3Sr0 7Co03.5 as gate material ( ♦), while the sensitivity range of a sensor with a negative bias current is narrower than in the case of a positive bias current. This is attributed to the difference in detection reaction: reduction of hydrogen peroxide with a positive bias current and oxidation of hydrogen peroxide with a negative bias current.
Fig. 6 toont de drempelspanning VT als functie van de 30 waterstofperoxide-concentratie van een EMOSFET-sensor metFIG. 6 shows the threshold voltage VT as a function of the hydrogen peroxide concentration of an EMOSFET sensor with
La0 6Sr0 4Co0 2Fe0.8O3.6 als gatemateriaal, bij respectievelijk een instelstroom van +10 nA (V), +25 nA (o), + 100 nA (□) en +250 nA (o) door het sensormateriaal.La0 6Sr0 4Co0 2Fe0.8O3.6 as gate material, with a bias current of +10 nA (V), +25 nA (o), + 100 nA (□) and +250 nA (o) through the sensor material.
Fig. 7 toont de gevoeligheid S als functie van de 35 instelstroom door het sensormateriaal voor een drietal EMOSFET-sensors volgens de uitvinding met respectievelijk 1^0.6^0.4^00_2^βο. 803_6 (®) / i,a0.5^r0.5^'°^3-6 (®) en .r0.7^θ03.δ 1 η o o λ o 9 1(A) als gatemateriaal. Uit de figuur is te zien dat de gevoeligheid van een sensor met La0.3Sr07CoO3_5 (A) of La0 5Sr0.5Co03.5 (·) als gatemateriaal hoger is dan de gevoeligheid van een sensor met La0.6Sr0-4Co0.2Feo.803_6 () als 5 gatemateriaal, en dat de gevoeligheid van laatstgenoemde sensor toeneemt bij toename van de instelstroom vanaf een waarde van 50 nA.FIG. 7 shows the sensitivity S as a function of the bias current through the sensor material for three EMOSFET sensors according to the invention with 1 ^ 0.6 ^ 0.4 ^ 00_2 ^ βο respectively. 803-6 (®) / i, a0.5 ^ r0.5 ^ '^ ^ 3-6 (®) and .r0.7 ^ θ03.δ 1 η o o λ o 9 1 (A) as gate material. The figure shows that the sensitivity of a sensor with La0.3Sr07CoO3_5 (A) or La0 5Sr0.5Co03.5 (·) as gate material is higher than the sensitivity of a sensor with La0.6Sr0-4Co0.2Feo.803_6 ( ) as gate material, and that the sensitivity of the latter sensor increases with an increase in the bias current from a value of 50 nA.
1 n o ? / q ?1 n o? / q?
Claims (15)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1022482A NL1022482C2 (en) | 2003-01-24 | 2003-01-24 | Hydrogen peroxide sensor. |
| PCT/NL2003/000940 WO2004065952A1 (en) | 2003-01-24 | 2003-12-24 | Field-effect transistor for determining hydrogen peroxide concentration |
| AU2003296260A AU2003296260A1 (en) | 2003-01-24 | 2003-12-24 | Field-effect transistor for determining hydrogen peroxide concentration |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1022482A NL1022482C2 (en) | 2003-01-24 | 2003-01-24 | Hydrogen peroxide sensor. |
| NL1022482 | 2003-01-24 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL1022482C2 true NL1022482C2 (en) | 2004-07-28 |
Family
ID=32768721
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL1022482A NL1022482C2 (en) | 2003-01-24 | 2003-01-24 | Hydrogen peroxide sensor. |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| AU (1) | AU2003296260A1 (en) |
| NL (1) | NL1022482C2 (en) |
| WO (1) | WO2004065952A1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220032099A (en) | 2019-07-12 | 2022-03-15 | 큐랩 메디컬 엘티디. | Electrochemical FET Sensors |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020003271A1 (en) * | 2000-07-06 | 2002-01-10 | Shin-Ichi Ikeda | Field-effect transistor |
-
2003
- 2003-01-24 NL NL1022482A patent/NL1022482C2/en not_active IP Right Cessation
- 2003-12-24 AU AU2003296260A patent/AU2003296260A1/en not_active Abandoned
- 2003-12-24 WO PCT/NL2003/000940 patent/WO2004065952A1/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020003271A1 (en) * | 2000-07-06 | 2002-01-10 | Shin-Ichi Ikeda | Field-effect transistor |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| ANH D T V ET AL: "ELECTROACTIVE GATE MATERIALS FOR A HYDROGEN PEROXIDE SENSITIVE EMOSFET", IEEE SENSORS JOURNAL, IEEE SERVICE CENTER, PISCATAWAY, NJ, US, vol. 2, no. 1, February 2002 (2002-02-01), pages 26 - 33, XP001116271, ISSN: 1530-437X * |
| ANH D T V ET AL: "Hydrogen peroxide detection with improved selectivity and sensitivity using constant current potentiometry", SENSORS AND ACTUATORS B, ELSEVIER SEQUOIA S.A., LAUSANNE, CH, vol. 91, no. 1-3, 1 June 2003 (2003-06-01), pages 1 - 4, XP004424386, ISSN: 0925-4005 * |
| SEONG-KWON CHOI ET AL: "A MOSFET TYPE SENSOR FOR OXYGEN SENSING USING LAF3 AS A GATE MATERIAL", SENSORS AND ACTUATORS B, ELSEVIER SEQUOIA S.A., LAUSANNE, CH, vol. B13, no. 1 / 3, 1 May 1993 (1993-05-01), pages 45 - 48, XP000382686, ISSN: 0925-4005 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU2003296260A1 (en) | 2004-08-13 |
| WO2004065952A1 (en) | 2004-08-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Miura et al. | Selective detection of NO by using an amperometric sensor based on stabilized zirconia and oxide electrode | |
| Shimizu et al. | Improvement of SO2 sensing properties of WO3 by noble metal loading | |
| Song et al. | Chemical diffusivity of BaTiO3− δ: I. Experimental determination | |
| Bergveld et al. | Theory and application of the material work function for chemical sensors based on the field effect principle | |
| Bendahan et al. | Development of an ammonia gas sensor | |
| Asif et al. | Selective calcium ion detection with functionalized ZnO nanorods-extended gate MOSFET | |
| Miura et al. | A compact solid-state amperometric sensor for detection of NO2 in ppb range | |
| Seki et al. | Novel sensors for potassium, calcium and magnesium ions based on a silicon transducer as a light-addressable potentiometric sensor | |
| Doll et al. | Ozone detection in the ppb range with work function sensors operating at room temperature | |
| Pan et al. | Structural and sensing characteristics of Gd2Ti2O7, Er2TiO5 and Lu2Ti2O7 sensing membrane electrolyte–insulator–semiconductor for bio-sensing applications | |
| Ostrick et al. | Investigation of the reaction mechanisms in work function type sensors at room temperature by studies of the cross-sensitivity to oxygen and water: the carbonate–carbon dioxide system | |
| EP1738159B1 (en) | Fet-based gas sensor | |
| Anh et al. | Sensing properties of perovskite oxide La0. 5Sr0. 5CoO3− δ obtained by using pulsed laser deposition | |
| NL1022482C2 (en) | Hydrogen peroxide sensor. | |
| Zosel et al. | Perovskite related electrode materials with enhanced NO sensitivity for mixed potential sensors | |
| Yan et al. | Potentiometric Sensor Using Stabilized Zirconia and Tungsten Oxide for Hydrogen Sulfide. | |
| Chambon et al. | Investigation, for NH3 gas sensing applications, of the Nb2O5 semiconducting oxide in the presence of interferent species such as oxygen and humidity | |
| Garzon et al. | Solid state ionic devices for combustion gas sensing | |
| Ishige et al. | Direct detection of enzyme-catalyzed products by FET sensor with ferrocene-modified electrode | |
| Palombari | Influence of surface acceptor–donor couples on conductivity and other electrochemical properties of nonstoichiometric NiO at 200 C | |
| Lorenc et al. | Properties of Nasicon-based CO2 sensors with Bi8Nb2O17 reference electrode | |
| Schöning et al. | A novel silicon-based sensor array with capacitive EIS structures | |
| US4952300A (en) | Multiparameter analytical electrode structure and method of measurement | |
| US4798655A (en) | Multiparameter analytical electrode structure and method of measurement | |
| Ferreira et al. | Oxygen stoichiometry of Sr0. 97 (Ti, Fe) O3− δ materials |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD2B | A search report has been drawn up | ||
| VD1 | Lapsed due to non-payment of the annual fee |
Effective date: 20070801 |