RU2423688C1 - Нанополупроводниковый газоанализатор - Google Patents
Нанополупроводниковый газоанализатор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2423688C1 RU2423688C1 RU2010104345/28A RU2010104345A RU2423688C1 RU 2423688 C1 RU2423688 C1 RU 2423688C1 RU 2010104345/28 A RU2010104345/28 A RU 2010104345/28A RU 2010104345 A RU2010104345 A RU 2010104345A RU 2423688 C1 RU2423688 C1 RU 2423688C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sensor
- nano
- gas
- semiconductor base
- semiconductor gas
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения содержания микропримесей аммиака и других газов. Полупроводниковое основание выполнено из наноразмерной пленки антимонида галлия, легированного теллуридом цинка. Подложкой служит электродная площадка пьезокварцевого резонатора. Изобретение обеспечивает повышение чувствительности датчика и технологичности его изготовления. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения содержания микропримесей аммиака и других газов. Изобретение может быть использовано для решения задач экологического контроля.
Известен датчик (детектор) по теплопроводности, действие которого основано на различии между теплопроводностью паров вещества и газа-носителя (Вяхирев Д.А., Шушукова А.Ф. Руководство по газовой хроматографии. М.: Высш. школа, 1987). Однако чувствительность такого датчика (детектора) ограничивается на вещества с теплопроводностью, близкой к теплопроводности газа-носителя. Например, при использовании этого датчика для анализа аммиака точность определения невысока.
Известен также датчик (Будников Г.К. Что такое химические сенсоры // Соросовский образовательный журнал. 1998, №3. С.75), позволяющий определять содержание аммиака с большей чувствительностью. Однако он сложен по конструкции и механизму получения отклика на присутствие определяемого компонента: включает в качестве преобразователя-полупроводника оксид металла (SnO2, In2O3, Nb2O5) и нанесенный на его поверхность адсорбционный слой специального материала, дающий названный отклик. Для получения отклика необходимы такие дополнительные операции, как нагревание оксида до 200-400°С, так как при комнатной температуре он является диэлектриком и не проводит электрический ток, хемосорбция на нагретой поверхности кислорода воздуха, сопровождающаяся образованием отрицательно заряженных ионов O2 -, O- и взаимодействием последних с определяемым газом ( его окислением). Таким образом, электропроводность полупроводникового (оксидного) слоя в воздухе определяется не непосредственно содержанием определяемого газа, а степенью заполнения поверхности хемосорбированным кислородом, которая, в свою очередь, изменяется пропорционально концентрации определяемого газа.
Ближайшим техническим решением к изобретению является датчик влажности газов, состоящий из полупроводникового основания, выполненного в виде поликристаллической пленки селенида цинка, легированного арсенидом галлия, с нанесенными на поверхность основания металлическими электродами и непроводящей подложки (RU №2161794, G01N 27/12, 25/56, 10.01.2001.
Недостатком этого известного устройства является его недостаточная чувствительность при контроле микропримесей аммиака.
Задачей изобретения является повышение чувствительности и технологичности изготовления датчика.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном газовом датчике, содержащем полупроводниковое основание и непроводящую подложку, полупроводниковое основание выполнено в виде наноразмерной пленки антимонида галлия, легированного теллуридом цинка, а подложкой служит электродная площадка пьезокварцевого резонатора.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где представлены: на фиг.1 - конструкция заявляемого датчика, на фиг.2 - кривая зависимости величины адсорбции аммиака от температуры, на фиг.3 - градуировочная кривая зависимости изменения электропроводности (Δσ) полупроводниковой наноразмерной пленки в процессе адсорбции при температуре 25°С от начального давления NH3 (). Последняя наглядно демонстрирует его чувствительность.
Датчик состоит из полупроводникового основания 1, выполненного в виде наноразмерной пленки антимонида галлия, легированного теллуридом цинка, нанесенной на электродную площадку (2) пьезо-кварцевого резонатора 3 (фиг.1).
Принцип работы такого датчика основан на адсорбционно-десорбционных процессах, протекающих на полупроводниковой пленке, нанесенной на электродную площадку пьезокварцевого резонатора, и вызывающих изменение его электропроводности.
Работа датчика осуществляется следующим образом.
Датчик помещают в находящуюся при комнатной температуре камеру (ею может быть обычная стеклянная трубка), через которую пропускают (или в которой выдерживают) анализируемый на содержание аммиака газ. При контакте пропускаемого газа с поверхностью полупроводниковой пленки GaSb(ZnTe) происходит избирательная адсорбция молекул NH3 и увеличение электропроводности пленки. По величине изменения электропроводности с помощью градуировочных кривых можно определить содержание аммиака в исследуемой среде.
Из анализа приведенной на фиг.3 типичной градуировочной кривой, полученной с помощью заявляемого датчика и выражающей зависимость изменения электропроводности от содержания аммиака () следует: заявляемый датчик при существенном упрощении технологии его изготовления позволяет определять содержание аммиака с чувствительностью, в несколько раз превышающей чувствительность известных датчиков.
Малые габариты устройства (рабочий объем менее 0,2 см3) в сочетании с малой массой пленки - адсорбента позволяют снизить постоянную датчика по времени до 10-20 мс.
Конструкция заявляемого датчика позволяет также улучшить и другие его характеристики: быстродействие, регенерируемость, способность работать не только в статическом, но и динамическом режиме.
Claims (1)
- Нанополупроводниковый газовый датчик, содержащий полупроводниковое основание и непроводящую подложку, отличающийся тем, что полупроводниковое основание выполнено из наноразмерной пленки антимонида галлия, легированного теллуридом цинка, а подложкой служит электродная площадка пьезокварцевого резонатора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010104345/28A RU2423688C1 (ru) | 2010-02-08 | 2010-02-08 | Нанополупроводниковый газоанализатор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010104345/28A RU2423688C1 (ru) | 2010-02-08 | 2010-02-08 | Нанополупроводниковый газоанализатор |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2423688C1 true RU2423688C1 (ru) | 2011-07-10 |
Family
ID=44740416
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010104345/28A RU2423688C1 (ru) | 2010-02-08 | 2010-02-08 | Нанополупроводниковый газоанализатор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2423688C1 (ru) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2589455C1 (ru) * | 2015-04-13 | 2016-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Полупроводниковый датчик микропримесей аммиака |
RU2603337C1 (ru) * | 2015-07-16 | 2016-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Полупроводниковый газовый датчик микропримесей кислорода |
RU2631009C2 (ru) * | 2016-02-25 | 2017-09-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Полупроводниковый анализатор аммиака |
RU2641016C2 (ru) * | 2016-04-27 | 2018-01-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Полупроводниковый датчик микропримесей аммиака |
RU2710523C1 (ru) * | 2019-05-21 | 2019-12-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) | Полупроводниковый газовый датчик микропримесей кислорода |
-
2010
- 2010-02-08 RU RU2010104345/28A patent/RU2423688C1/ru active
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2589455C1 (ru) * | 2015-04-13 | 2016-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Полупроводниковый датчик микропримесей аммиака |
RU2603337C1 (ru) * | 2015-07-16 | 2016-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Полупроводниковый газовый датчик микропримесей кислорода |
RU2631009C2 (ru) * | 2016-02-25 | 2017-09-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Полупроводниковый анализатор аммиака |
RU2641016C2 (ru) * | 2016-04-27 | 2018-01-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Полупроводниковый датчик микропримесей аммиака |
RU2710523C1 (ru) * | 2019-05-21 | 2019-12-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) | Полупроводниковый газовый датчик микропримесей кислорода |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2398219C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор | |
RU2281485C1 (ru) | Полупроводниковый газовый датчик | |
RU2530455C1 (ru) | Нанополупроводниковый газовый датчик | |
RU2350936C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор | |
Wang et al. | High-stability pH sensing with a few-layer MoS2 field-effect transistor | |
RU2423688C1 (ru) | Нанополупроводниковый газоанализатор | |
RU2469300C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор | |
RU2526225C1 (ru) | Газовый датчик | |
RU2400737C2 (ru) | Датчик микропримесей аммиака | |
RU2565361C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор угарного газа | |
RU2395799C1 (ru) | Газоанализатор угарного газа | |
RU2548049C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор угарного газа | |
RU2561019C1 (ru) | Полупроводниковый анализатор диоксида азота | |
RU2652646C1 (ru) | Датчик микропримесей аммиака | |
RU2437087C2 (ru) | Газовый датчик | |
RU2422811C1 (ru) | Нанополупроводниковый газовый датчик | |
RU2613482C1 (ru) | Полупроводниковый датчик аммиака | |
RU2464553C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор | |
RU2649654C2 (ru) | Датчик угарного газа | |
RU2603337C1 (ru) | Полупроводниковый газовый датчик микропримесей кислорода | |
RU2528118C1 (ru) | Полупроводниковый газовый датчик | |
RU2641016C2 (ru) | Полупроводниковый датчик микропримесей аммиака | |
RU2610349C1 (ru) | Полупроводниковый газовый датчик микропримесей кислорода | |
RU2274853C1 (ru) | Датчик диоксида азота | |
RU2526226C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор |