SE529104C2 - Förbättrad vätgaskänslig halvledarsensor - Google Patents

Description

20 25 30 35 529 104 2 katalytiska metallagret och halvledarlagret. Eftersom denna sensor innefattar en halvledar- struktur är den häri beteoknad som en gaskänslíg halvledarsensor. Det katalytiska metallag- ret är tillverkat av någon av platinametallema palladium, nickel och platina eller en legering innehållande åtminstone 20 % palladium i atomvikt.

Arbetsprincipen för halvledarsensom i SE 387444 för detektion av vätgas är baserad på faktumet att vissa av platinametallema, speciellt palladium, kan adsorbera vätgasmolekyler och dissociera adsorberade vätgasmolekyler på sina ytor, kan lösa och medge penetration av väteatomer således bildade och adsorbera väteatomer vid sina ytor. Termen ”katalytisk metall” är häri använd för att beteckna en metall eller en legenng som har förmåga att disso- ciera vätgasmolekyler och att absorbera väteatomema således bildade.

Den grundläggande arbetsprincipen för halvledarsensom i SE 387444 kommer nu att beskri- vas för fallet när sensom utnyttjas för detektion av vätgas. När halvledarsensom i SE 387444 exponeras för vätgasmolekyler, kan det katalytiska metallagret adsorbera några av dem på sin yttre yta anordnad att fritt stå i förbindelse med den omgivande atmosfären. De adsorbe- rade vätgasmolekylema kan därefter dissocieras på den yttre ytan och väteatomema således bildade kan absorberas in i det katalytiska metallagret. Några av de absorberade väteatomema kommer därefter att adsorberas vid gränsytan mellan det katalytiska metallag- ret och isolatorlagret efter diffusion genom det katalytiska metallagret.

Vidare är det väletablerat att väteatomer adsorberade vid gränsytan mellan det katalytiska metallagret och isolatorlagret polariseras med den positiva änden vänd mot isolatorlagret (Lundström, I., Sensors and Actuators 1, 403 (1981)). Polariseringen medför att vätedipoler alstras. Vätedipolema alstrar ett elektriskt fält som ändrar det katalytiska metallagrets effek- tiva utträdesarbete. Som följd av ändringen av det katalytiska metallagrets effektiva utträdes- arbete påverkas den elektriska funktionen av halvledarsensom, d.v.s. en spänningsändring i karaktäristika för halvledarsensom alstras, och denna påverkan utnyttjas för detektionen av vätgas. Denna avkänningsprincip hänvisas häri till som ”vätedipolomvandlarprincipen”. Ändringen av det katalytiska metallagrets effektiva utträdesarbete alstrad av väteatomer adsorberade vid gränsytan mellan det katalytiska metallagret och isolatorlagret kan ej endast utnyttjas för detektion av närvaro av vätgas i ett gasprov, utan också för mätning av koncent- rationen av vätgas i ett gasprov. Storleken på ändringen bestäms av antalet väteatomer som adsorberas per areaenhet, d.v.s. tätheten av väteatomer, vid gränsytan mellan det kataly- tiska metallagret och isolatorlagret. Eftersom mängden av vätgasmolekyler i ett gasprov och mängden av väteatomer adsorberade vid gränsytan mellan det katalytiska metallagret och 10 15 20 25 30 35 529 104 isolatorlagret bringas ijämvikt efter en viss tid, kan storleken pà jämviktsändringen utnyttjas som ett mått pä koncentrationen av vätgasmolekyler i ett gasprov. Emellertid är tiden före jämvikt uppnås mellan mängden av vätgasmolekyler i ett gasprov och mängden av väteato- mer adsorberade vid gränsytan mellan det katalytiska metallagret och isolatorlagret vanligtvis relativt lång. Av den anledningen är det föredraget att utnyttja hastigheten med vilken det effektiva utträdesarbetet ändras, d.v.s. hastigheten med vilken utsignalen ändras, innan en jämviktsändring uppnås, som ett mått pä koncentrationen av vätgasmolekyler i ett gasprov.

Vidare beror storleken på ändringshastigheten av det effektiva utträdesarbetet och storleken pä jämviktsändringen vid en viss koncentration av vätgasmolekyler i ett gasprov förstås av känsligheten för vätgasmolekyler hos sensom.

En vätgaskänslig halvledarsensor som fungerar baserat pä samma arbetsprincip som sensom i SE 387444, d.v.s. baserat pä den sä kallade vätedipolomvandlarprincipen, beteck- nas i det följande som en ”vätgaskänslig halvledarsensor som fungerar baserat på vätedipo- lomvandlarprincipen".

Vätgaskänsliga halvledarsensorer som fungerar baserat pä vätedipolomvandlarprincipen är kända att ha en mycket hög selektivitet för vätgas när de drivs vid upp till omkring 150°C.

Emellertid har det visats att sådana sensorer har höga känsligheter också för andra gasfor- miga väteinnehållande molekyler, såsom alkoholer och omättade kolväten, när de drivs vid högre temperaturer. Till exempel har känslighet för metanol och etanol hos sensorer som fungerar baserat på vätedipolomvandlarprincipen visats när de drivs vid temperaturer över 150°C (Ackelid, U. et al, Metal-Oxide-Semiconductor structures with thennally activated sensitivity to ethanol vapour and unsaturated hydrocarbons, Proc. 2” Int. Meet., Chemical Sensors, Bordeaux 1986, sidor 395-398). På samma sätt som vätgasmolekyler så adsorbe- ras dä sådana gasformiga väteinnehällande molekyler och dissocieras på den yttre ytan hos det katalytiska metallagret och väteatomer således bildade absorberas in i det katalytiska metallagret.

Halvledarsensorer som fungerar baserat pà vätedipolomvandlarprinoipen kan således ej endast utnyttjas för detektion av vätgasmolekyler, utan också för detektion av andra gasfor- miga väteinnehàllande molekyler. När sådana sensorer skall utnyttjas för detektion av vätgas, drivs de emellertid företrädesvis vid temperaturer under 150°C för att erhålla så hög selektivitet för vätgas som möjligt och för att undvika känslighet för andra gasformiga väte- innehållande molekyler för vilka sensom är känslig när den drivs vid högre temperaturer. 10 15 20 25 30 35 529 104 4 Den karaktäristiska känsligheten för vätgasmolekyler hos en specifik vätgaskänslig halv- Iedarsensor som fungerar baserat på vätedipolomvandlarprincipen beror av den katalytiska egenskapen hos det katalytiska metallagret, d.v.s. förmågan hos det katalytiska metallagret att dissociera våtgasmolekyler på den yttre ytan och att absorbera väteatomer således bildade. Anledningen till varför den katalytiska egenskapen hos det katalytiska metallagret påverlær känsligheten är förstås att den påverkar antalet väteatomer som kan adsorberas per areaenhet, d.v.s. tätheten av våtedlpoler, vid gränsytan mellan det katalytiska metallagret och isolatorlagret vid en viss koncentration av vätgas i ett gasprov.

Emellertid kan känsligheten hos en vätgaskänslig halvledarsensor som fungerar baserat på vätedlpolomvandlarprincipen minskas genom till exempel oxidering av den yttre ytan hos det katalytiska metallagret. Syre i omgivningama för halvledarsensom kan adsorbera på, eller binda till, den yttre ytan hos det katalytiska metallagret. Dånned minskas antalet av adsorp- I tionsplatser, till vilka vätgasmolekyler kan adsorbera, på den yttre ytan hos det katalytiska metallagret, samtidigt som antalet molekyler och atomer av syre ökas på den yttre ytan hos det katalytiska metallagret. När antalet adsorptionsplatser, till vilka vätgasmolekyler kan adsorbera, minskas, minskas antalet vätgasmolekyler som kan adsorberas och dissocieras på den yttre ytan hos det katalytiska metallagret och antalet våteatomer som kan absorberas in i det katalytiska metallagret, vid en viss koncentration av vätgas i ett gasprov. Dänned minska antalet av väteatomer som kan adsorberas per areaenhet vid gränsytan mellan det katalytiska metallagret och isolatorlagret, d.v.s. antalet av vätedipoler som kan uppnås, vid en viss 'koncentration av vätgas i ett gasprov. Detta medför att känsligheten då minskas.

De flesta gasprov som utsätts för analys med avseende på vätgas innehåller luft eller syrgas.

Följaktligen förekommer ofta den ovan nämnda minskningen av känsligheten hos en vätgas- känslig halvledarsensor som fungerar baserat på vätedipolomvandlarprincipen.

Det finns dessutom också andra kontaminerande ämnen som kan adsorbera pà, eller binda till, den yttre ytan hos det katalytiska metallagret och därrned påverka känsligheten på samma sätt som syre. Ett exempel på ett sådant kontaminerande ämne är kolmonoxid, som också finns i många gasprov. Dessutom kan vätesulfid binda till den yttre ytan hos det katalytiska metallagret.

När en våtgaskånslig halvledarsensor som fungerar baserat på vätedipolomvandlarprincipen utnyttjas under sådana detektionsförhållanden att syre och/eller andra kontaminerande ämnen kan adsorbera på, eller binda till, den yttre ytan så avtar känsligheten för sensom typiskt med sensoråldem på grund av oxidering eller kontaminering av andra 10 15 20 25 30 35 529 104 kontaminerande ämnen pà den yttre ytan. Vanligtvis reduceras livslängden för en vätgas- känslig halvledarsensor som fungerar baserat på vätedipolomvandlarprincipen väsentligen under sådana detektionsförhållanden.

Ett sätt att motverka känslighetsminskningen orsakad av syre och andra kontaminerande ämnen är att rena gasprovema som skall testas av sensom från syre och andra kontamine- rande ämnen. Därmed motverkas eventuella pàverkningar på känsligheten orsakade av syre och andra kontaminerande ämnen väsentligen och livslängden för sensom ökas. Emellertid är sådan rening relativt svår och komplicerad att genomföra och resulterar i att den totala analystiden förlängs eftersom ett extra steg av provberedning då tillförs till analysproceduren.

Ett annat sätt att motverka känslighetsminskningen orsakad av syre och andra kontamine- rande ämnen beskrivs i US 6484563. Enligt metoden som beskrivs i US 6484563 exponeras halvledarsensom för ett gasprov under ett detektionsintervall. Varje detektionsintervall före- gås av ett tidsintervall under vilket halvledarsensom hálles i en omivande förkonditione- rande gasatmosfär innehållande försumbara mängder av syre, väte och kolmonoxid. Det förkonditionerande tidsintervallet är mycket längre än detektionsintervallet. Resultatet under ett förkonditionerande tidsinten/all är att väsentligen allt syre och kolmonoxid, om något, adsorberat på den yttre ytan hos det katalytiska metallagret under ett föregående detek- tionsintervall avlägsnas. Därmed motverkas de ovan nämnda påverkningama på känslighe- ten orsakade av syre och andra kontaminerande ämnen väsentligt och livslängden för sensom ökas. Emellertid kräver denna metod användningen av utrustning för modifiering av atmosfären omgivande halvledarsensom.

De tvà ovan nämnda sätten att motverka känslighetsminskningen orsakad av syre och andra kontaminerande ämnen kan således utnyttjas för att öka livslängden på en vätgaskänslig halvledarsensor som fungerar baserat på vätedipolomvandlarprincipen. Emellertid ökar dessa två alternativ ej den initiala känsligheten hos en sådan sensor. För de flesta tillämp- ningar föredras det, eller krävs, att ej endast livslängden för en vätgaskänslig halvledar- sensor som fungerar baserat på vätedípolomvandlarprincipen är så lång som möjlig, utan också att den initiala känsligheten är så hög som möjligt. Termen 'initial känslighet” avser häri känsligheten för en sensor under en initial tidsperiod under en initial användning av sensom, d.v.s. känsligheten för en ”ny” och ej tidigare använd sensor.

Såväl en ökad initial känslighet som en ökad livslängd för en vätgaskänslig halvledarsensor som fungerar baserat pä vätedipolomvandlarprincipen kan förstås uppnås genom att modifi- era den katalytiska egenskapen hos det katalytiska metallagret. Ett sätt att modifiera den 10 15 20 25 30 35 529 104 katalytiska egenskapen hos det katalytiska metallagret hos en vätgaskänslig halvledarsensor som fungerar baserat på vätedipolomvandlarprincipen för att öka såväl den initiala känslig- heten som Iivslängden är att utnyttja en annan katalytisk metall som tilldelar sensom en högre initial känslighet. I de flesta sådana sensorer används emellertid idag redan den kata- lytiska metall som är känd att tilldela en vätgaskänslig halvledarsensor den högsta initiala känsligheten. Ett annat sätt att modifiera den katalytiska egenskapen hos det katalytiska metallagret hos en vätgaskänslig halvledarsensor som fungerar baserat på vätedipolom- vandlarprincipen för att öka såväl den initiala känsligheten som livslängden är att öka tempe- raturen hos den yttre ytan under vätgasdetektion. Det är känt att när temperaturen ökas till över 150°C, ökas känsligheten för vätgas. Emellertid minskas selektiviteten för vätgas när temperaturen ökas till över 150°C och känsligheten för andra gasformiga väteinnehållande molekyler, såsom de nämnda ovan, ökas då.

Det finns fortfarande ett behov av ett tillförlitligt sätt att öka såväl den initiala känsligheten för vätgasmolekyler som livslängden hos en vätgaskänslig halvledarsensor som fungerar base- rat på vätedipolomvandlarprincipen.

Sammanfattning av uppfinningen Det är ett ändamål med föreliggande uppfinning att tillhandahålla en vätgaskänslig halvledar- sensor med såväl ökad initial känslighet för vätgasmolekyler som ökad livslängd, vilken sensor innefattar ett katalytiskt metallager, ett halvledarlager och ett isolatorlager anordnat mellan det katalytiska metallagret och halvledarlagret, varvid det katalytiska metallagret inne- fattar en yttre yta och en inre yta, varvid den yttre ytan är anordnad att fritt stå iförbindelse med den omgivande atomsfären.

Detta ändamål uppnås i enlighet med den kännetecknande delen av patentkrav 1.

Tack vare att den inre ytan innefattar åtminstone en väteatomadsorptionsytdel, varvid varje väteatomadsorptionsytdel är anordnad intilliggande isolatorlagret, att den inre ytan vidare innefattar åtminstone en våteatomadsorptionshämmad ytdel, varvid ett väteatomadsorp- tionshämmande materiallager är instucket mellan varje väteatomadsorptionshämmad ytdel och nämnda isolatorlager, varvid varje väteatomadsorptionshämmad ytdel är anordnad intilliggande ett väteatomadsorptionshämmande materiallager och varvid tjockleken på det vâteatomadsorptionshämmande materiallagret är 0,001 -0,3 pm, och att ytarean av den yttre ytan år åtminstone 100 % större än den totala ytarean av samtliga av den åtminstone ena väteatomadsorptionsytdelen hos den inre ytan, är det möjligt att uppnå en vätgaskänslig halvledarsensor med såväl ökad initial känslighet för vätgasmolekyler som ökad livslängd. 10 15 20 25 30 35 529 104 Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att fillhandahålla en prob för detektion av vätgas innefattande en våtgaskänslig halvledarsensor med såväl ökad initial känslighet för vätgasmolekyler som ökad livslängd, vilken sensor innefattar ett katalytiskt metallager, ett halvledarlager och ett isolatorlager anordnat mellan det katalytiska metallagret och halvledarlagret, varvid det katalytiska metallagret innefattar en yttre yta och en inre yta, varvid den yttre ytan är anordnad att fritt stå i förbindelse med den omgivande atomsfären.

Detta ändamål uppnås i enlighet med den kännetecknande delen av patentkrav 14.

Tack vare att proben innefattar en vätgaskänslig halvledarsensori vilken den inre ytan inne- fattar åtminstone en väteatomadsorptionsytdel, varvid varje väteatomadsorptionsytdel är anordnad intilliggande isolatorlagret, i vilken den inre ytan vidare innefattar åtminstone en väteatomadsorptionshämmad ytdel, varvid ett väteatomadsorptionshämmande materiallager är instucket mellan varje väteatomadsorptionshämmad ytdel och nämnda isolatorlager, varvid varje väteatomadsorptionshämmad ytdel är anordnad intilliggande ett väteatomadsorptionshämmande materiallager och varvid tjockleken på det väteatomadsorptionshämmande materiallagret är 0,001-0,3 pm, och i vilken ytarean av den yttre ytan är åtminstone 100 % större än den totala ytarean av samtliga av den åtminstone ena väteatomadsorptionsytdelen hos den inre ytan, är det möjligt att uppnå en prob innefattande en vätgaskänslig halvledarsensor med såväl ökad initial känslighet för vätgasmolekyler som ökad livslängd.

Ett annat ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett vätgasdetektions- system innefattande en prob och en mätenhet, vilken prob innefattar en vätgaskänslig halv- ledarsensor med såväl ökad initial känslighet för vätgasmolekyler som ökad livslängd, vilken sensor innefattar ett katalytiskt metallager, ett halvledarlager och ett isolatorlager anordnat mellan det katalytiska metallagret och halvledarlagret, varvid det katalytiska metallagret innefattar en yttre yta och en inre yta, varvid den yttre ytan är anordnad att fritt stå i förbin- delse med den omgivande atomsfären.

Detta ändamål uppnås i enlighet med den kännetecknande delen av patentkrav 15.

Tack vare att vätgasdetektionssystemet innefattar en prob som innefattar en vätgaskänslig halvledarsensor i vilken den inre ytan innefattar åtminstone en väteatomadsorptionsytdel, varvid varje väteatomadsorptionsytdel är anordnad intilliggande isolatorlagret, i vilken den inre ytan vidare innefattar åtminstone en väteatomadsorptionshämmad ytdel, varvid ett 10 15 20 25 30 35 529 104 väteatomadsorptionshämmande materiallager är instucket mellan varje väteatomadsorp- tionshämmad ytdel och nämnda isolatorlager, varvid varje väteatomadsorptionshämmad ytdel är anordnad intilliggande ett väteatomadsorptionshämmande materiallager och varvid tjockleken pà det väteatomadsorptionshämmande materiallagret är 0,001-0,3 um, och i vilken ytarean av den yttre ytan är åtminstone 100 % större än den totala ytarean av samtliga av den åtminstone ena väteatomadsorptionsytdelen hos den inre ytan, är det möjligt att uppnà ett vätgasdetektionssystem innefattande en prob och en mätenhet, vilken prob innefattar en vätgaskänslig halvledarsensor med såväl ökad initial känslighet för vätgasmolekyler som ökad livslängd.

Föredragna utföringsforrner är listade i underkraven.

Ytterligare ändamål och särdrag hos föreliggande uppfinning kommer att bli uppenbara frän den följande detaljerade beskrivningen betraktad tillsammans med de bifogade ritningama.

Det skall emellertid förstås att ritningama är utförda enbart i illustrationssyfte och ej som en definition av gränsema för uppfinningen, för vilka hänvisning skall göras till de bifogade patentkraven. Det skall vidare förstås att ritningama ej heller nödvändigtvis är ritade skal- enligt och att, om ej annat anges, de endast är avsedda att konceptuellt illustrera struktu- rema beskrivna häri.

Kort beskrivning av ritningama På ritningama, där lika hänvisningssiffror betecknar liknande element genomgående i de olika vyema: Fig. 1 är en schematisk tvärsnittsvy av grundstrukturen och den grundläggande arbets- principen för en gaskänslig halvledarsensor enligt teknikens ståndpunkt, vilken fungerar baserat på vätedipolomvandlarprincipen och vilken kan utnyttjas för detektion av vätgas, Fig. 2 visar schematiskt vätedipoler alstrade vid en gränsyta mellan ett katalytiskt metallager och ett isolatorlager hos en gaskänslig halvledarsensor som fungerar baserat på väte- dipolomvandlarprincipen, Fig. 3 är en schematisk tvärsnittsvy av grundstrukturen för en första utföringsform av en vät- gaskänslig halvledarsensor enligt föreliggande uppfinning, Fig. 4a är en schematisk tvärsnittsvy av grundstrukturen för en andra utföringsform av den vätgaskänsliga halvledarsensom enligt föreliggande uppfinning, 10 15 20 25 30 35 529 104 Fig. 4b är en schematisk perspektivvy av grundstrukturen för en andra utföringsforrn av den våtgaskänsliga halvledarsensom enligt föreliggande uppfinning, Fig. 5 är en schematisk perspektiwy av grundstrukturen för en tredje utföringsforrn av den vätgaskânsliga halvledarsensom enligt föreliggande uppfinning, Fig. 6 är en schematisk tvärsnittsvy av grundstrukturen för en fiärde utföringsforrn av den vätgaskänsliga halvledarsensom enligt föreliggande uppfinning, Fig. 7 är en schematisk tvärsnittsvy av grundstrukturen för en fålteffekttransistor innefattande grundstrukturen för den första utföringsfonnen av den vätgaskänsliga halvledarsensom enligt uppfinningen. och Fig. 8 är en schematisk tvärsnittsvy av grundstrukturen för en fälteffekttransistor innefattande grundstrukturen för den fiärde utföringsforrnen av den vätgaskänsliga halvledarsensom enligt uppfinningen.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen Figur 1 är en schematisk tvärsnittsvy av grundstrukturen och den grundläggande arbetsprin- cipen för en gaskänslig halvledarsensor enligt teknikens ståndpunkt, vilken fungerar baserat på vätedipolomvandlarprincipen och vilken kan utnyttjas för detektion av vätgas. De flesta vätgaskänsiiga halvledarsensorer enligt teknikens ståndpunkt som fungerar baserat pà väte- dipolomvandlarprincipen innefattar, eller år konstruerade baserade på, grundstrukturen visad i figur 1. Till exempel representerar den grundstrukturen för halvledarsensom i SE 387444.

En vätgaskänslig halvledarsensor enligt teknikens ståndpunkt som fungerar baserat pà väte- dipolomvandlarprincipen innefattar ett katalytiskt metallager 1, ett halvledarlager 2 och ett isolatorlager 3 anordnat mellan det katalytiska metallagret 1 och halvledarlagret 2. Det kata- lytiska metallagret 1 innefattar en yttre yta 4 anordnad att vara l fysisk kontakt med och att fritt stå l förbindelse med den omgivande atmosfären, d.v.s. atmosfären som omger sensom eller atmosfären som omger det katalytiska metallagret 1. Således definierar den yttre ytan 4 gränsema för det katalytiska metallagret 1 mot den omgivande atmosfären och är anordnad att adsorbera vätgasmolekyler från den omgivande atmosfären och dissociera adsorberade vätgasmolekyler. Den yttre ytan 4 innefattar samtliga ytdelar hos det katalytiska metallagret 1 som är anordnade att vara ifysiskt kontakt med och fritt stå i förbindelse med den omgivande atmosfären. 10 15 20 25 30 35 529 104 10 Dessutom har det katalytiska metallagret 1 en övre yta 5 och en sidoyta 6, varvid terrnema ”övre” och ”sido” är använda för att indikera positionema för ytan 5 respektive ytan 6 när grundstrukturen för halvledarsensom har orienteringen som visas i figur 1. När grundstruk- turen för halvledarsensom har orienteringen som visas i figur 1, är således sidoytan 6 den yta av det katalytiska metallagret 1 som definierar gränsema för det katalytiska metallagret 1 i den horisontella riktningen. Det katalytiska metallagret 1 innefattar sidoytan 6 på grund av att det katalytiska metallagret 1 har en viss tjocklek. l vätgaskänsliga halvledarsensorer enligt teknikens ståndpunkt som fungerar baserat på våtedipolomvandlarprincipen är hela den övre ytan 5 och hela sidoytan 6 anordnade att vara i fysisk kontakt med och fritt stå i förbindelse med den omgivande atmosfären. Eftersom den yttre ytan 4 innefattar alla ytdelar hos det katalytiska metallagret 1 anordnade att vara i fysisk kontakt med och att fritt stå i förbindelse med den omgivande atmosfären, innefattar i enlighet därmed den yttre ytan 4 då såväl hela den övre ytan 5 som hela sidoytan 6.

Vidare innefattar det katalytiska metallagret 1 en inre yta 7, vilken är anordnad att ej vara i fysisk kontakt med och att ej fritt stå i förbindelse med den omgivande atmosfären, d.v.s. den kan ej adsorbera vätgasmolekyler fràn den omgivande atmosfären. I kända våtgaskänsliga halvledarsensorer som fungerar baserat på vätedipolomvandlarprincipen och som har grundstrukturen som visas i figur 1, är ytarean av den övre ytan 5 väsentligen lika som yt- arean av den inre ytan 7. Emellertid är ytarean av den yttre ytan 4 också väsentligen lika som ytarean av den inre ytan 7 trots faktumet att den yttre ytan 4 innefattar såväl den övre ytan 5 som sidoytan 6. Detta beror på att det katalytiska metallagret 1 är mycket tunt, varvid ytarean för sidoytan 6 är mycket liten jämfört med ytarean för den övre ytan 5. Normalt pro- duoeras det katalytiska metallagret 1 med tunnfilmsteknik.

Den inre ytan 7 hos sensorer enligt teknikens ståndpunkt innefattar en väteatomadsorptions- ytdel 8, vilken ligger an mot, eller åtminstone är anordnad intilliggande, isolatorlagret 3, d.v.s. det finns ej nägra ytterligare komponenter mellan väteatomadsorptionsytdelen 8 och isola- torlagret 3. Termen ”väteatomadsorptionsytdel” avser hän' en ytdel som anligger mot, eller åtminstone är anordnad intilliggande, isolatorlagret 3. Väteatomer kan adsorberas vid en väteatomadsorptionsytdel 8, eller mer specifikt, väteatomer kan adsorberas vid adsorptions- platser för väteatomer vid gränsytan mellan en väteatomadsorptionsytdel 8 och isolatorlagret 3. l sensorer enligt teknikens ståndpunkt utgör väteatomadsorptionsytdelen 8 omkring 55 % av den inre ytan 7. Omkring 55 % av den inre ytan 7 anligger följaktligen mot, eller är åtmin- stone anordnad närliggande, isolatorlagret 3. Den/de återstående ytdelen/ytdelama hos den 10 15 20 25 30 35 529 104 11 inre ytan 7, d.v.s. omkring 45 % av den inre ytan 7, är anordnad/anordnade intilliggande kontaktramar och liknande (ej visade). Eftersom ytareorna av den yttre ytan 4 och den inre ytan 7 är väsentligen lika, är således ytarean av den yttre ytan 4 hos en sensor enligt tekni- kens ståndpunkt omkring 80 % större än ytarean av väteatomadsorptionsytdelen 8.

I illustrationssyfien är en vätgasmolekyl betecknad H-H och en väteatom är betecknad H i figur 1.

Den grundläggande arbetsprincipen för en vätgaskänslig halvledarsensor som har grund- strukturen som visas ifigur 1 kommer nu att beskrivas. När vätgasmolekyler finns i atmosfä- ren som omger en vätgaskänslig halvledarsensor som har grundstrukturen som visas i figur 1, kan vissa av dem adsorbera på den yttre ytan 4 hos det katalytiska metallagret 1. De adsorberade vätgasmolekylerna kan därefter dissocieras pä den yttre ytan 4 och väte- atomema således bildade kan absorberas in i det katalytiska metallagret 1. Vissa av de absorberade väteatomema kommer därefter att adsorberas vid gränsytan mellan det kataly- tiska metallagret 1 och isolatorlagret 3, d.v,s. vid väteatomadsorptionsytdelen 8 hos den inre ytan 7 hos det katalytiska metallagret 1, efter diffusion genom det katalytiska metallagret 1.

Väteatomer adsorberade vid gränsytan mellan det katalytiska metallagret 1 och isolatorlagret 3, d.v.s. vid väteatomadsorptionsytdelen 8 hos den inre ytan 7, polariseras, varvid väte- dipoler alstras. Detta illustreras schematiskt i figur 2. Vätedipolema alstrar ett elektriskt fält som ändrar det katalytiska metallagrets 1 effektiva utträdesarbete. Som en följd av ändringen av det katalytiska metallagrets 1 effektiva utträdesarbete, pâverkas den elektriska funktionen hos halvledarsensom, d.v.s. en spänningsändring i karaktäristika för halvledarsensom alstras, och denna påverkan kan utnyttjas för detektion av närvaron av vätgasmolekyler och/eller mätning av koncentrationen av vätgasmolekyler i ett gasprov. Storleken pà änd- ringen bestäms av antalet av vâteatomer adsorberade per areaenhet, d.v.s. tätheten av väte- dipoler, vid väteatomadsorptionsytdelen 8, eller mer specifikt vid gränsytan mellan väteatom- adsorptionsytdelen 8 och isolatorlagret 3.

Mängden av vätgasmolekyler i atmosfären som omger sensom och tätheten av vätedipoler vid väteatomadsorptionsytdelen 8 bringas ijämvikt efter en viss tid och jämviktsändringen av det katalytiska metallagrets 1 effektiva utträdesarbete kan utnyttjas för mätning av koncent- rationen av vätgasmolekyleri atmosfären som omger sensom, d.v.s. i ett gasprov. Emellertid är tiden innan jämvikt uppnäs mellan mängden av vätgasmolekyler i atmosfären som omger sensom och tätheten av vätedipoler vid väteatomadsorptionsytdelen 8 vanligtvis relativt lång.

Av den anledningen är det föredraget att utnyttja hastigheten med vilken det effektiva utträ- desarbetet ändras, d.v.s. hastigheten med vilken utsignalen ändras, innan en jämviktsänd- 10 15 20 25 30 35 529 104 12 ring uppnås, för mätning av koncentrationen av vätgasmolekyler i atmosfären som omger sensom, d.v.s. i ett gasprov.

Det är vanligt att vätgaskänsliga halvledarsensorer enligt teknikens ståndpunkt som fungerar baserat pà vätedipolomvancllarprincipen implementeras som en fälteffekttransistor. Då kan väteatomer adsorberas vid hela väteatomadsorptionsytdelen 8 hos den inre ytan 7 hos det katalytiska metallagret 1, men endast de väteatomer som adsorberas vid den delen av väte- atomadsorptionsytdelen 8 som är anordnad vid kanalen kommer att påverka spänningsänd- ringen i karaktäristika för sensorn. Detta kommer att beskrivas vidare nedan.

Figurerna 3-6 visar grundstrukturen av olika utföringsformer av en vätgaskänslig halvledar- sensor enligt föreliggande uppfinning, vilken fungerar baserat på våtedipolomvandlarprinci- pen. Den vätgaskänsliga halvledarsensom enligt uppfinningen innefattar i alla utföringsfor- mer ett katalytiskt metallager 1, ett halvledarlager 2 och ett ísolatorlager 3 anordnat mellan det katalytiska metallagret 1 och halvledarlagret 2. Det katalytiska metallagret 1 innefattar en yttre yta 4 anordnad att vara i fysisk kontakt med och fritt stå i förbindelse med den omgi- vande atmosfären, d.v.s. atmosfären som omger sensom eller atmosfären som omger det katalytiska metallagret 1. Således definierar den yttre ytan 4 gränsema för det katalytiska metallagret 1 mot den omgivande atmosfären och är anordnad att adsorbera vätgasmoleky- ler frân den omgivande atmosfären och dissociera adsorberade vätgasmolekyler. Den yttre ytan 4 innefattar alla ytdelar hos det katalytiska metallagret 1 anordnade att vara i fysisk kontakt med och att fritt stå i förbindelse med den omgivande atmosfären.

Termen ”katalytisk metall” används häri för att beteckna en metall eller en legering som har förmåga att dissociera vätgasmolekyler och absorbera vâteatomema således bildade. I enlighet med denna definition är icke-begränsande exempel pà den katalytiska metallen i det katalytiska metallagret 1 hos en sensor enligt uppfinningen någon av platinametallema palladium, platina och iridium eller en legering som innefattar åtminstone en av dessa metaller. Icke-begränsande exempel på legeringar som kan utgöra den katalytiska metallen är en legering innefattande silver och palladium eller en legering innefattande nickel och palladium.

Det katalytiska metallagret 1 hos sensom enligt uppfinningen har en övre yta 5 och en sido- yta 6, varvid terrnema ”övre” och ”sido” används för att indikera positionema för ytan 5 respektive ytan 6 när grundstrukturen för sensom har orienteringen som visas ifigurema 3-6.

Företrädesvis innefattar den yttre ytan 4 hos en sensor enligt uppfinningen både hela den övre ytan 5 och hela sidoytan 6. Emellertid kan sidoytan 6 i varianter vara helt och hållet eller 10 15 20 25 30 35 529 104 13 delvis täckt av någon annan komponent eller några andra komponenter hos sensom så att den är helt och hållet eller delvis begränsad fràn att fritt stå i förbindelse med den omgivande atmosfären. Då innefattar den yttre ytan 4 den övre ytan 5 och den del eller de delar, om någon/några, hos sidoytan 6 som är anordnadlanordnade att fritt stå i förbindelse med den omgivande atmosfären.

Dessutom innefattar det katalytiska metallagret 1 en inre yta 7, vilken är anordnad att ej vara i fysisk kontakt med och att ej fritt stå i förbindelse med den omgivande atmosfären, d.v.s. den kan ej adsorbera vätgasmolekyler från den omgivande atmosfären. I sensom enligt upp- finningen innefattar den inre ytan 7 åtminstone en väteatomadsorptionsytdel 8. Varje väte- atomadsorptionsytdel 8 är anordnad intilliggande, eller anligger mot, isolatorlagret 3, d.v.s. det finns ej några ytterligare komponenter mellan en väteatomadsorptionsytdel 8 och isola- torlagret 3. I sensorn enligt uppfinningen kan den inre ytan 7 således innefatta en våteatom- adsorptionsytdel 8 (figurer 3-4 och fig. 6) eller mer än en våteatomadsorptionsytdel 8 (fig. 5).

Den inre ytan 7 hos vätgaskänsliga halvledarsensorer enligt teknikens ståndpunkt som fun- gerar baserat pà vätedipolomvandlarprincipen innefattar endast en väteatomadsorptionsytdel 8 (fig. 1). Vidare innefattar den inre ytan 7 hos sensom enligt uppfinningen, precis som isen- sorer enligt teknikens ståndpunkt, också en eller flera ytdelar anordnad/anordnade intillig- gande kontaktramar och liknande (ej visade). Till exempel kan den totala ytarean av ytdelen/ytdelama som är anordnad/anordnade intilliggande kontaktramar och liknande utgöra, såsom i sensorer enligt teknikens ståndpunkt, omkring 45 % av ytarean av den inre ytan 7. Emellertid kan procentsatsen som den totala ytarean av ytdelen/ytdelama anordnade intilliggande kontaktramar och liknande utgör av ytarean av den inre ytan 7 varieras.

I sensom enligt föreliggande uppfinning är vidare förhållandet mellan ytarean av den yttre ytan 4 och den totala ytarean av samtliga väteatomadsorptionsytdelar 8 hos den inre ytan 7 väsentligen ökat jämfört med det förhållandet hos vätgaskånsliga halvledarsensorer enligt teknikens ståndpunkt som fungerar baserat på vätedipolomvandlarprincipen. I sensorer enligt teknikens ståndpunkt är ytarean av den yttre ytan 4, såsom omnämnt ovan, omkring 80 % större än den totala ytarean av samtliga väteatomadsorptionsytdelar 8, d.v.s. den enda väteatomadsorptionsytdelen 8.

Faktumet att förhållandet mellan ytarean av den yttre ytan 4 och den totala ytarean av samt- liga våteatomadsorptionsytdelar 8 hos den inre ytan 7 är väsentligen ökat i sensorn enligt uppfinningen jämfört med det förhållandet i sensorer enligt teknikens ståndpunkt innebär att förhållandet mellan antalet av platser anordnade för adsorption och dissociation av vätgas- molekyler på den yttre ytan 4 och det totala antalet av platser anordnade för adsorption av 10 15 20 25 30 35 529 104 14 väteatomer vid väteatomadsorptionsytdelenl-delama 8 hos den inre ytan 7 är väsentligen ökat i sensorn enligt uppfinningen jämfört med det förhållandet hos sensorer enligt teknikens ståndpunkt.

Följaktligen kan sensom enligt uppfinningen tillhandahålla ett väsentligen större antal av väteatomer adsorberade per areaenhet, d.v.s. en högre täthet av dipoler, vid väteatom- adsorptionsytdelen/-delama 8 hos den inre ytan 7, vid en viss koncentration av vätgas i ett gasprov, än sensorer enligt teknikens ståndpunkt vid en initial användning. Sensom enligt uppfinningen har således en väsentligen högre initial känslighet än sensorer enligt teknikens ståndpunkt och en vätgaskänslig halvledarsensor med en väsentligen ökad initial känslighet är tillhandahållen enligt uppfinningen.

Såsom omnämnts ovan avtar känsligheten hos vätgaskänsliga halvledarsensorer som funge- rar baserat på vätedipolomvandlarprincipen typiskt med sensorålder på grund av att syre och/eller andra kontaminerande ämnen adsorberar på, eller binder till, den yttre ytan 4 hos det katalytiska metallagret 1. Därmed minskas livslängden för vätgaskänsliga halvledarsen- sorer som fungerar baserat på vätedipolomvandlarprincipen väsentligen pä grund av att syre och/eller andra kontaminerande ämnen adsorberar på, eller binder till, den yttre ytan 4 hos det katalytiska metallagret 1.

Faktumet att den initiala känsligheten hos sensom enligt uppfinningen är väsentligen ökad jämfört med den initiala känsligheten hos sensorer enligt teknikens ståndpunkt innebär emellertid också att livslängden för sensom enligt uppfinningen är väsentligen ökad jämfört med livslängden för sensorer enligt teknikens ståndpunkt. Det faktumet skall vara uppenbart för en fackman inom området. Den väsentliga ökningen av förhållandet mellan antalet platser anordnade för adsorption och dissociation av vätgasmolekyler på den yttre ytan 4 och det totala antalet av platser anordnade för adsorption av väteatomer vid väteatomadsorptions- ytdelen/-delama 8 hos den inre ytan 7 i sensom enligt uppfinningen innebär att tiden är väsentligen förlängd innan syre och/eller andra kontaminerande ämnen har intagit så många platser pà den yttre ytan 4 att känsligheten är minskad till en sådan grad att sensom ej längre är användbar. Därmed är livslängden för sensom enligt uppfinningen väsentligen ökad jämfört med livslängden för sensorer enligt teknikens ståndpunkt.

Någon av àtgärdema beskrivna ovan för att öka livslängden på en vätgaskänslig halvledar- sensor, d.v.s. rening av gasprov från syre och andra kontaminerande ämnen, användning av utrustning för modifiering av atmosfären som omger halvledarsensom eller modifiering av den katalytiska egenskapen hos det katalytiska metallagret, krävs således ej enligt uppfin- 10 15 20 25 30 35 529 104 15 ningen för att erhålla en ökad livslängd för en vätgaskänslig halvledarsensor som fungerar baserat på vätedipolomvandlarprincipen. Om sensom enligt uppfinningen kombineras med någon av sådana åtgärder kan emellertid en ytterligare ökad livslängd uppnås.

Beroende av tillämpningen av sensorn enligt uppfinningen kan fördelen med sensom vara den ökade initiala känsligheten, den ökande livslängden eller en kombination av båda.

Vid jämförelse av en sensor enligt teknikens ståndpunkt och en sensor enligt uppfinningen efter en viss tidsperiod av användning, men innan syre och/eller andra kontaminerande ämnen har reducerat känsligheten hos någon av dem till en sådan grad att sensorn ej längre kan användas, är vidare förhållandet mellan antalet platser som fortfarande är lediga för adsorption och dissociation av vätgasmolekyler på den yttre ytan 4 och det totala antalet platser som är anordnade för adsorption av väteatomer vid väteatomadsorptionsytdelenl- delama 8 väsentligen högre i sensom enligt uppfinningen än i sensom enligt teknikens ståndpunkt. Följaktligen kan sensorn enligt uppfinningen fortfarande tillhandahålla en väsent- ligen högre täthet av dipoler vid väteatomadsorptionsytdelen/-delama 8 hos den inre ytan 7. vid en viss koncentration av vätgas i ett gasprov, än sensom enligt teknikens ståndpunkt efter en viss tidsperiod av användning men innan syre och/eller andra kontaminerande ämnen har reducerat känsligheten för någon av dem till en sådan grad att sensom ej längre är användbar. Sensom enligt uppfinningen har således en väsentligen högre känslighet än sensom enligt teknikens ståndpunkt när de jämförs efter en viss tidsperiod av användning, men innan känsligheten hos någon av dem är minskad till en sådan grad att den ej längre är användbar.

Genom att variera förhållandet mellan ytarean av den yttre ytan 4 och den totala ytarean av samtliga väteatomadsorptionsytdelar 8 hos den inre ytan 7 i sensom enligt uppfinningen kan den initiala känsligheten anpassas för att uppnå en önskad initial känslighet. Ökningen av förhållandet mellan ytarean av den yttre ytan 4 och den totala ytarean av samt- liga väteatomadsorptionsytdelar 8 hos den inre ytan 7 hos sensom enligt uppfinningen jäm- fört med det förhållandet i sensorer enligt teknikens ståndpunkt medför att kostnaderna för produktion av sensom enligt uppfinningen ökas. Detta kommer att bli uppenbart nedan. För att åstadkomma en effekt, d.v.s. en ökning av den initiala känsligheten, vilken är stor nog för att vara intressant med avseende på de ökade produktionskostnadema, måste ytarean av den yttre ytan 4 vara åtminstone 100 % större än den totala ytarean av samtliga av den åtminstone ena väteatomadsorptionsytdelen 8 hos den inre ytan 7 hos sensom enligt uppfin- ningen. I vätgaskänsliga halvledarsensorer enligt föreliggande uppfinning är således ytarean 10 15 20 25 30 35 529 i 104 16 av den yttre ytan 4 åtminstone 100 % större än den totala ytarean av samtliga av den àtmin- stone ena väteatomadsorptionsytdelen 8 hos den inre ytan 7.

Dessutom, ju större ökningen är, desto högre initial känslighet. Produktionskostnadema ökas emellertid typiskt om ökningen ökas. Följaktligen måste fördelama med ökningen av den initiala känsligheten och de ökade produktionskostnadema vägas mot varandra vid val av förhållandet mellan ytarean av den yttre ytan 4 och den totala ytarean av samtliga av den åtminstone ena väteatomadsorptionsytdelen 8. För vissa tillämpningar är det föredraget, eller nödvändigt, att tilldela sensorn en mycket hög initial känslighet för att möjliggöra mätning av en mycket låg koncentration av vätgasmolekyler i ett gasprov. Då kan det till exempel vara föredraget att ytarean av den yttre ytan 4 är åtminstone 500 % större än den totala ytarean av samtliga av den åtminstone ena väteatomadsorptionsytdelen 8 hos den inre ytan 7. För andra tillämpningar är det föredraget, eller nödvändigt, att tilldela sensom en extremt hög. initial känslighet för att möjliggöra mätning av en extremt låg koncentration av vätgasmolekyler i ett gasprov. Då kan det till exempel vara föredraget att ytarean av den yttre ytan 4 är åtminstone 5000 % större än den totala ytarean av samtliga av den åtminstone ena väteatomadsorptionsytdelen 8 hos den inre ytan 7.

Figur 3 visar en schematisk tvärsnittsvy av grundstrukturen av en första utföringsfonn av sensom enligt uppfinningen. I den första utföringsformen innefattar den inre ytan 7 en väte- atomadsorptionsytdel 8, som anligger mot, eller åtminstone är anordnad intilliggande, isolatorlagret 3, d.v.s. det finns ej nägra yttertigane komponenter mellan väteatomadsorp- tionsytdelen 8 och isolatorlagret 3. Såsom omnåmnt ovan avser termen ”väteatomadsorp- tionsytdel" häri en ytdel som anligger mot, eller åtminstone är anordnad intilliggande, isolatorlagret 3. väteatomer kan adsorberas vid en väteatomadsorptionsytdel 8, eller mer specifikt, väteatomer kan adsorberas vid adsorptionsplatser för väteatomer vid gränsytan mellan en väteatomadsorptionsytdel 8 och isolatorlagret 3.

Dessutom år en ytförstorande struktur 10 tilldelad till den övre ytan 5 hos den första utföringsformen, vilken struktur 10 är anordnad att medföra att förhållandet mellan ytarean av den yttre ytan 4 och ytarean av väteatomadsorptionsytdelen 8 hos den inre ytan är väsentligen ökat jämfört med det förhållandet i sensorer enligt teknikens ståndpunkt. Mer specifikt är den tilldelade ytförstorande strukturen 10 anpassad så att den innebär att ytarean av den yttre ytan 4 är åtminstone 100 % större än ytarean av väteatomadsorptionsytdelen 8 hos den inre ytan 7. För vissa tillämpningar är den tilldelade ytförstorande strukturen 10 anpassad så att den innebär att ytarean av den yttre ytan 4 är åtminstone 500 % större än ytarean av väteatomadsorptionsytdelen 8 hos den inre ytan 7 och för andra tillämpningar är 10 15 20 25 30 35 529 104 17 den anpassad så att ytarean av den yttre ytan 4 är åtminstone 5000 % större än ytarean av väteatomadsorptionsytdelen 8 hos den inre ytan 7.

Den specifika strukturen av den ytförstorande strukturen 10 visad i figur 3 är endast ett exempel på en möjlig struktur hos en ytförstorande struktur 10 som kan tilldelas till den övre ytan 5 för att geometriskt förstora den yttre ytan 4. I varianter av den första utföringsfomien har således den ytförstorande strukturen 10 en annan specifik struktur, varvid en annan struktur är tilldelad till den övre ytan 5 än den som visas i figur 3. Till exempel kan den ytförstorande strukturen 10 vara vågforrnad. Den ytförstorande strukturen 10 kan också vara oregelbunden.

En ytförstorande struktur 10 kan tilldelas den övre ytan 5 genom till exempel fotoiitografiska metoder, varvid ett mönster först definieras med fototeknik och därefter alstras med en etsningsmetod eller en sputtrings-lblästringsmetod.

Ett annat sätt (ej visat) att tilldela en ytförstorande struktur 10 till den övre ytan 5 är att designa sensom så att det katalytiska metallagret 1 är poröst vid det/de översta dellagret/dellagren, varvid termen "översta" är utnyttjad för att indikera positionen för det/de nämnda dellagret/dellagren i det katalytiska metallagret 1 när grundstrukturen hos sensom _ enligt uppfinningen har orienteringen som visas i figur 3. Då innebär porositeten hos det/de översta dellagret/dellagren att den övre ytan 5 är tilldelad en ytförstorande struktur 10.

Porositet hos det/de översta dellagret/dellagren kan till exempel uppnås genom etsning, plätering eller gasfasdeponering.

Vid jämförelse mellan en sensor enligt teknikens ståndpunkt och en sensor enligt den första utföringsformen av uppfinningen, vilka sensorer endast skiljer sig åt genom att ytarean av den yttre ytan 4 hos sensorn enligt den första utföringsfomien av uppfinningen är väsentligen större på grund av den ytförstorande strukturen 10 än ytarean av den yttre ytan 4 hos sensom enligt teknikens ståndpunkt, har sensom enligt den första utföringsforrnen av upp- finningen väsentligen flera platser för adsorption och dissociation av våtgasmolekyler jämfört med sensom enligt teknikens ståndpunkt. Följaktligen kan ett väsentligen större antal av vät- gasmolekyler adsorberas och dissocieras vid en viss koncentration av vätgasmolekyleri ett gasprov av sensom enligt den första utföringsforrnen av uppfinningen än av sensom enligt teknikens ståndpunkt vid en initial användning. Detta innebär att ett väsentligen större antal av väteatomer kan adsorberas per areaenhet vid väteatomadsorptionsytdelen 8, vid en viss koncentration av vätgasmolekyleri ett gasprov, i sensom enligt den första utföringsforrnen av uppfinningen än i sensom enligt teknikens ståndpunkt vid en initial användning. Följaktligen 10 15 20 25 30 35 529 104 18 är den initiala känsligheten hos sensom enligt den första utföringsfonnen av uppfinningen väsentligen högre än den initiala känsligheten hos sensom enligt teknikens ståndpunkt. l enligt med det ovanstående är då livslängden för sensom enligt den första utföringsformen av uppfinningen också väsentligen längre än livslängden för sensom enligt teknikens stånd- punkt. Dessutom har sensom enligt den första utföringsfonnen av uppfinningen ej endast initialt en väsentligen högre känslighet än sensom enligt teknikens ståndpunkt. När sensorn enligt teknikens ståndpunkt och sensom enligt den första utföringsformen av uppfinningen jämförs efter en viss tidsperiod av användning, men innan känsligheten hos någon av senso- rema är reducerad av syre och andra kontaminerande ämnen till en sådan grad att sensom ej längre är användbar, har sensom enligt den första utföringsformen av uppfinningen fortfarande en väsentligen högre känslighet än sensom enligt teknikens ståndpunkt.

Figur 4a och 4b visar en schematisk tvärsnittsvy respektive en schematisk perspektiwy av grundstrukturen av en andra utföringsform av sensom enligt uppfinningen. l den andra utföringsfonnen innefattar den övre ytan 5 ej någon ytförstorande struktur 10 som den övre ytan 5 i den första utföringsfomien. Vidare är ytareoma av den inre ytan 7 och den yttre ytan 4 väsentligen lika. Den inre ytan 7 innefattar i den andra utföringsfonnen en väteatom- adsorptionsytdel 8 som anligger mot, eller är anordnad intilliggande, isolatorlagret 3.

Dessutom innefattar den inre ytan 7 en väteatomadsorptionshämmad ytdel 9 som ej är anordnad intilliggande, eller anligger mot, isolatorlagret 3.

Temfen ”väteatomadsorptionshämmad ytdel” avser häri en ytdel, vilken ej anligger mot eller är anordnad intilliggande isolatorlagret 3. Väteatomer kan ej, eller åtminstone väsentligen ej, adsorberas vid en väteatomadsorptionshämmad ytdel 9. Ett väteatomadsorptionshämman- de materiallager 11 är instucket mellan den väteatomadsorptionshämmade ytdelen 9 och isolatorlagret 3 så att hela den väteatomadsorptionshämmade ytdelen 9 anligger mot, eller är anordnad intilliggande, det väteatomadsorptionshämmande materiallagret 11. Termen ”väteatomadsorptionshämmande material” avser häri ett material som innefattar inga eller mycket få platser för adsorption av väteatomer. Det väteatomadsorptionshämmande materi- allagret 11 hämmar väsentligen adsorption av väteatomer vid den väteatomadsorptions- hämmade ytdelen 9, eller mer specifikt, den hämmar väsentligen väteatomer frän att adsorberas vid gränsytan mellan den väteatomadsorptionshämmade ytdelen 9 och det väteatomadsorptionshämmande materiallagret 11. Följaktligen kan inga, eller väsentligen inga, väteatomer adsorberas vid den väteatomadsorptionshämmade ytdelen 9, eller mer specifikt kan inga, eller väsentligen inga, väteatomer adsorberas vid gränsytan mellan den väteatomadsorptionshämmade ytdelen 9 och det väteatomadsorptionshämmande materi- allagret 11. Även om adsorption av väteatomer vid den väteatomadsorptionshämmade 10 15 20 25 30 35 529 104 19 ytdelen 9 ej är fullständigt hämmad, d.v.s. om den endast är väsentligen hämmad, varvid ett fåtal väteatomer kan adsorberas vid den våteatomadsorptionshämmade ytdelen 9, är den hämmad jämfört med adsorptionen av väteatomer vid väteatomadsorptionsytdelen 8. Även om ett fåtal väteatomer kan adsorberas vid den väteatomadsorptionshämmade ytdelen 9, är den följaktligen betecknad som att vara väteatomadsorptionshåmmad häri.

Det väteatomadsorptionshämmande materialet är företrädesvis en icke-katalytisk metall eller en icke-katalytisk legering. Till exempel är det väteatomadsorptionshämmande materialet aluminium, en aluminiumlegering eller krom. Tjockleken av det väteatomadsorptionshämm- ande materiallagret 11 är 0,001-0,3 um.

Ytarean av den väteatomadsorptionshämmade ytdelen 9 i den andra utföringsforrnen av sensom enligt uppfinningen är anpassad så att den innebär att förhållandet mellan ytarean av den yttre ytan 4 och ytarean av väteatomadsorptionsytdelen 8 är väsentligen ökat jämfört med det förhållandet i sensorer enligt teknikens ståndpunkt. Mer specifikt är ytarean hos den väteatomadsorptionshämmade ytdelen 9 anpassad så att den innebär att ytarean av den yttre ytan 4 är åtminstone 100 % större än ytarean av väteatomadsorptionsytdelen 8 hos den inre ytan 7. För vissa tillämpningar är den anpassad så att ytarean av den yttre ytan 4 är åtminstone 500 % större än ytarean av väteatomadsorptionsytdelen 8 hos den inre ytan 7 och för andra tillämpningar är den anpassad så att ytarean av den yttre ytan 4 är åtminstone 5000 % större än ytarean av väteatomadsorptionsytdelen 8 hos den inre ytan 7. Ytarean av den väteatomadsorptionshämmade ytdelen 9 anpassas genom att anpassa ytarean av det väteatomadsorptionshämmande materiallagret 11 som den våteatomadsorptionshämmade ytdelen 9 anligger mot, eller är anordnad närliggande.

Vid jämförelse av en sensor enligt teknikens ståndpunkt och en sensor enligt den andra utföringsforrnen av uppfinningen, vilka sensorer endast skiljer sig åt genom att den inre ytan 7 hos sensom enligt uppfinningen innefattar en väteatomadsorptionshämmad ytdel 9, (d.v.s. båda sensorema har en väteatomadsorptionsytdel 8 och sensorema har till exempel lika ytareor av den inre ytan 7, lika ytareor av den yttre ytan 4 och lika procentsatser av den inre ytan 7 som är anordnade intilliggande kontaktramar och liknande), är väteatomadsorptions- ytdelen 8 hos sensom enligt den andra utföringsforrnen av uppfinningen väsentligen mindre än väteatomadsorptionsytdelen 8 hos sensorn enligt teknikens ståndpunkt. Således har sensom enligt den andra utföringsforrnen av uppfinningen platser för adsorption av våteatomer vid en väsentligen mindre ytarea av den inre ytan 7 än sensom enligt teknikens ståndpunkt. Även om sensom enligt teknikens ståndpunkt cdi sensom enligt den andra utföringsforrnen av uppfinningen har lika ytareor av den yttre ytan 4 och således lika antal av 10 15 20 25 30 35 529 104 20 platser anordnade för adsorption och dissociation av vätgasmolekyler, kan följaktligen en väsentligen högre täthet av vätedipoler uppnås vid väteatomadsorptionsytdelen 8 i sensom enligt den andra utföringsforrnen av uppfinningen än i sensom enligt teknikens ståndpunkt vid en viss koncentration av vätgas i ett gasprov. Den initiala känsligheten hos sensom enligt den andra utföringsfonnen av uppfinningen är följaktligen väsentligen högre än den initiala känsligheten hos sensom enligt teknikens ståndpunkt. I enlighet med det ovannämnda är då livslängden för sensom enligt den andra utföringsformen av uppfinningen då också väsentligen längre än livslängden för sensom enligt teknikens ståndpunkt. Dessutom har sensom enligt den andra utföringsforrnen av uppfinningen ej endast initialt en väsentligen högre känslighet än sensorn enligt teknikens ståndpunkt. När sensom enligt teknikens ståndpunkt och sensom enligt den andra utföringsfonnen av uppfinningen jämförs efter en viss tidsperiod av användning, men innan känsligheten för någon av sensorema är minskad till en sådan grad av syre och andra kontaminerande ämnen att sensom ej längre är användningsbar, har sensom enligt den andra utföringsformen av uppfinningen fortfarande en väsentligen högre känslighet än sensom enligt teknikens ståndpunkt. l den första och den andra utföringsformen av sensom enligt uppfinningen innefattar den inre ytan 7 en väteatomadsorptionsytdel 8. I andra utföringsfonner kan, såsom omnämnt ovan, den inre ytan 7 emellertid innefatta mer än en väteatomadsorptionsytdei 8.

Figur 5 visar en schematisk perspektiwy av grundstrukturen för en tredje utföringsform av sensom enligt uppfinningen, i vilken den inre ytan 7 innefattar tre väteatomadsorptionsytdelar 8 som anligger mot, eller är anordnade intilliggande, isolatorlagret 3 och en väteatomadsorp- tionshämmad ytdel 9 som anligger mot, eller är anordnad intilliggande, ett väteatomadsorp- tionshämmande materiallager 11. I den tredje utföringsfomien innefattar den övre ytan 5 ej någon ytförstorande struktur 10. Dessutom är ytareoma av den inre ytan 7 och den yttre ytan 4 väsentligen lika. l den tredje utföringsforrnen är ytarean av den väteatomadsorptionshämmade ytdelen 9 anpassad så att den innebär att förhållandet mellan ytarean av den yttre ytan 4 och den totala ytarean av samtliga väteatomadsorptionsytdelar 8, d.v.s. de tre väteatomadsorptions- ytdelama 8, är väsentligen ökat jämfört med det förhållandet i sensorer enligt teknikens ståndpunkt. Mer specifikt är ytarean av den väteatomadsorptionshämmade ytdelen 9 anpassad så att den innebär att ytarean av den yttre ytan 4 är åtminstone 100 % större än den totala ytarean av de tre väteatomadsorptionsytdelama 8 hos den inre ytan 7. För vissa tillämpningar är den anpassad så att ytarean av den yttre ytan 4 är åtminstone 500 % större än den totala ytarean av de tre väteatomadsorptionsytdelama 8 hos den inre ytan 7 och för 10 15 20 25 30 35 529 104 = 21 andra tillämpningar är den anpassad så att ytarean av den yttre ytan 4 är åtminstone 5000 % större än den totala ytarean av de tre väteatomadsorptionsytdelama 8 hos den inre ytan 7.

Ytarean av den väteatomadsorptionshämmade ytdelen 9 anpassas genom att anpassa ytarean av det väteatomadsorptionshämmande materiallagret 11 som den väteatomadsorp- tionshåmmade ytdelen 9 anligger mot, eller är anordnad närliggande. l varianter (ej visade) av den tredje utföringsforrnen innefattar den inre ytan 7 andra antal av väteatomadsorptionsytdelar 8 än iden tredje utföringsforrnen. Den inre ytan 7 kan i sådana varianter innefatta vilket som helst lämpligt antal av väteatomadsorptionsytdelar 8.

Figur 6 visar en schematisk tvärsnittsvy av grundstrukturen för en fjärde utföringsform av sensom enligt uppfinningen, vilken är en kombination av den första och den andra utfö- ringsformen. Den inre ytan 7 hos sensorn innefattar i den fjärde utföringsformen en väteatomadsorptionsytdel 8 som anligger mot, eller är anordnad intilliggande, isolatorlagret 3 och en väteatomadsorptionshämmad ytdel 9 som anligger mot, eller är anordnad intillig- gande, ett väteatomadsorptionshämmande materiallager 11. Dessutom är den övre ytan 5 tilldelad en ytförstorande struktur 10.

Den tilldelade ytförstorande strukturen 10 och ytarean av den väteatomadsorptionshämm- ade ytdelen 9 är anpassade så att de innebär att förhållandet mellan ytarean av den yttre ytan 4 och ytarean av väteatomadsorptionsytdelen 8 är väsentligen ökat jämfört med det förhållandet i sensorer enligt teknikens ståndpunkt. Mer specifikt är den tilldelade ytförsto- rande strukturen 10 och ytarean av den väteatomadsorptionshämmade ytdelen 9 anpassade så att de innebär att ytarean av den yttre ytan 4 är åtminstone 100 % större än ytarean av väteatomadsorptionsytdelen 8 hos den inre ytan 7. För vissa tillämpningar är de anpassade så att ytarean av den yttre ytan 4 är åtminstone 500 % större än ytarean av väteatomadsorp- tionsytdelen 8 hos den inre ytan 7 och för andra tillämpningar är de anpassade så att ytarean av den yttre ytan 4 är åtminstone 5000 % större än ytarean av väteatomadsorptionsytdelen 8 hos den inre ytan 7. l varianter (ej visade) av den fjärde utföringsforrnen innefattar den inre ytan 7 andra antal av väteatomadsorptionsytdelar 8 än i den fjärde utföringsfonnen. Den inre ytan 7 kan i sådana varianter innefatta vilket som helst lämpligt antal av väteatomadsorptionsytdelar 8.

I den andra, tredje och ljärde utföringsforrnen innefattar den inre ytan 7 en väteatomadsorp- tionshämmad ytdel 9. I andra utföríngsforrner (ej visade) kan den inre ytan 7 emellertid innefatta mer än en väteatomadsorptionshämmad ytdel 9. Ett väteatomadsorptionshämm- 10 15 20 25 30 35 529 104 22 ande materiallager 11 är då instucket mellan varje väteatomadsorptionshämmad ytdel 9 och isolatorlagret 3. Varje väteatomadsorptionshämmad ytdel 9 är anordnad intilliggande ett väteatomadsorptionshämmande materiallager 11. Om den inre ytan 7 innefattar åtminstone tvà väteatomadsorptionshämmade ytdelar 9 och därmed åtminstone två väteatomadsorp- tionshämmande materiallager 11 är anordnade mellan det katalytiska metallagret 1 och isolatorlagret 3, kan samtliga av de åtminstone tvà väteatomadsorptionshämmande materi- allagren 11 vara av samma väteatomadsorptionshämmande material eller så kan åtminstone tvà av de väteatomadsorptionshämmande materiallagren 11 vara av olika väte- atomadsorptionshämmande material. l utföringsformer som har mer än en väteatomadsorp- tionshämmad ytdel 9 kan dessutom den övre ytan 5 vara tilldelad en ytförstorande struktur 10. l vissa utföringsformer som har mer än en väteatomadsorptionshämmad ytdel 9 är emellertid den övre ytan 5 ej tilldelad en ytförstorande struktur 10. Utföringsforrner som har mer än en väteatomadsorptionshämmad ytdel 9 kan dessutom innefatta vilket som helst lämpligt antal av väteatomadsorptionsytdelar 8. Sensom enligt uppfinningen innefattar emellertid förstås åtminstone en väteatomadsorptionsytdel 8.

En sensor enligt uppfinningen kan således innefatta vilket som helst lämpligt antal av väte- atomadsorptionsytdelar 8 och vilket som helst lämpligt antal av väteatomadsorptionshämm- ade ytdelar 9. Sensom innefattar emellertid förstås åtminstone en väteatomadsorptionsytdel 8, medan den kan innefatta ingen, en eller mer än en väteatomadsorptionshämmad ytdel 9.

Dessutom kan en sensor enligt uppfinningen innefatta vilket som helst lämpligt antal av väte- atomadsorptionsytdelar 8 och vilket som helst lämpligt antal av väteatomadsorptionshämm- ade ytdelar 9 i kombination med en övre yta 5 som är tilldelad en ytförstorande struktur 10 eller i kombination med en övre yta 5 som ej är tilldelad en ytförstorande struktur 10.

Den vätgaskänsliga halvledarsensom enligt uppfinningen kan utnyttjas för detektion av vät- gas i atmosfären som omger sensom, d.v.s. den kan utnyttjas för detektion av vätgas i ett gasprov eller prowolym av gas. Mer specifikt kan den vätgaskänsliga halvledarsensom enligt uppfinningen utnyttjas för detektion av närvaron av vätgasmolekyler i ett gasprov och/eller mätning av koncentrationen av vätgasmolekyler i ett gasprov.

Den vätgaskänsliga halvledarsensom enligt uppfinningen kan till exempel implementeras som en metalI-isolator-halvledare-fälteffektanordning eller en Schottkybarriäranordning.

Vilken som helst utföringsfomi av den vätgaskänsliga halvledarsensom enligt uppfinningen kan implementeras som en metall-isolator-halvledare-fältefiektanordning eller en Schottky- barriäranordning. implementeringen av en vätgaskänslig halvledarsensor enligt uppfinningen som en metall-isolator-halviedare-fälteffektanordning eller en Schottkybarriäranordning skall 10 15 20 25 30 35 .529 104 23 vara uppenbart för en fackman inom omrâdet. Till exempel kan den vätgaskänsliga halvle- darsensom enligt uppfinningen implementeras som en fälteffekttransistor. Figurema 7 och 8 visar tvâ exempel pà implementeringen av sensom enligt uppfinningen som en fälteffekttran- sistor, vilka tvà exempel innefattar olika utföringsformer av sensom enligt uppfinningen. l enlighet med det ovannämnda kan emellertid vilken annan utföringsforrn som helst av sen- som en|igt uppfinningen än de som visas ifigurer 7 och 8 vara innefattad i en fälteffekttran- sistor.

Figur 7 är en schematisk tvärsnittsvy av grundstrukturen för en fälteffekttransistor innefattande grundstrukturen för den första utföringsfonnen av sensom enligt uppfinningen.

Transistom är tillverkad av till exempel en kiselhalvledare 12 av p-typ och har två kisellager 13 av n-typ integrerade däri. isolatorlagret 3 är i kontakt med halvledarlagren 12, 13.

Transistom innefattar vidare en kollektorelektrod 14, en emitterelektrod 15 och en kanal 16.

Det katalytiska metallagret 1 utgör ett styre. När transistom som har grundstrukturen som visas i figur 7 utnyttjas för detektion av vätgas i ett gasprov, kan väteatomer adsorberas vid hela väteatomadsorptionsytdelen 8, men endast de väteatomer som adsorberas vid den del av väteatomadsorptionsytdelen 8 väsentligen ovanför kanalen 16 kommer att påverka spän- ningsändringen i karaktäristika för sensom. Detta skall vara uppenbart för en fackman inom området och förklaras ej vidare häri. Termen ”ovanför” i termen ”delen av väteatomadsorp- tionsytdelen väsentligen ovanför kanalen” är utnyttjad för att indikera positionen av en del av väteatomadsorptionsytdelen 8 när grundstrukturen av transistom har orienteringen som visas i figur 7.

Figur 8 är en schematisk tvärsnittsvy av grundstrukturen för en fälteffekttransistor innefattande grundstrukturen för den fjärde utföringsformen av sensom enligt uppfinningen.

Grundstrukturen visad i figur 8 skiljer sig från grundstrukturen visad i figur 7 genom att den inre ytan 7 vidare innefattar en väteatomadsorptionshämmad ytdel 9. Ett väteatomadsorp- tionshämmande materiallager 11 är instucket mellan den väteatomadsorptionshämmade ytdelen 9 och isolatorlagret 3. Huvuddelen av ytdelen av den inre ytan 7 väsentligen ovanför de två kisellagren 13 är innefattade iden väteatomadsorptionshämmade ytdelen 9. Ytdelen av den inre ytan 7 väsentligen ovanför kanalen 16 är innefattad i väteatomadsorptionsytdelen 8. Följaktligen hämmas väteatomer väsentligen fràn att adsorberas vid huvuddelen av ytdelen av den inre ytan 7 väsentligen ovanför de tvà kisellagren 13, men kan adsorberas vid ytdelen av den inre ytan 7 väsentligen ovanför kanalen 16. Väteatomer kan således väsentligen endast adsorberas vid ytdelen hos den inre ytan 7 väsentligen ovanför kanalen 16, där adsorberade väteatomer kan påverka spänningsändringen i karaktäristika för sensom. Vidare kan väsentligen inga väteatomer adsorberas vid huvuddelen av ytdelen hos 10 15 20 25 30 35 529 104 24 den inre ytan 7 väsentligen ovanför de tvà kisellagren 13, där eventuella adsorberade väte- atomer ej kan påverka spänningsändringen i karaktäristika för sensom. Därmed är väsentligen ej några väteatomer 'ödslade” på ytdelar hos den inre ytan 7 där de ej kan påverka spänningsändringen i karaktäristika för sensom. Detta skall vara uppenbart för en fackman inom omradet och förklaras ej ytterligare häri. Tennen ”ovanför” är utnyttjad för att indikera positionen av en del av den inre ytan 7 när grundstrukturen för transistom har orienteringen som visas i figur 8.

En vätgaskänslig halvledarsensor kan utnyttjas som en läckdetektori system som använder vätgas, som en läckdetektori system och metoder som använder vätgas som en spårgas för testning och/eller lokalisering av läckor, eller som en larmdetektor för att indikera närvaron av vätgas i till exempel industrier som använder vätgas eller gasblandningar innehållande vätgas (såsom petrokemiska industrier, elektrokemiska industrier, gasverk) i syftet att förhindra explosioner.

Till exempel kan den vätgaskänsliga halvledarsensom enligt uppfinningen vara innefattad i en prob, d.v.s. en anordning anordnad att åstadkomma kontakt mellan den yttre ytan hos det katalytiska metallagret hos sensom och gasprovet i vilket närvaron eller koncentrationen av vätgasmolekyler skall mätas. Anordningen kan vara anordnad att antingen bringa den yttre ytan hos det katalytiska metallagret hos sensom i kontakt med gasprovet eller att bringa gasprovet i kontakt med den yttre ytan hos det katalytiska metallagret hos sensom. 'Fll exempel kan proben vara en samplingsenhet. En prob för detektion av vätgas innefattande en vätgaskänslig halvledarsensor enligt uppfinningen faller också inom ramen för uppfinningen.

Dessutom faller ett vätgasdetektionssystem innefattande en prob och en måtenhet, vilken prob innefattar sensom enligt uppfinningen, också inom ramen för uppfinningen. Vätgasmo- Iekyler avkännes då med sensorn i proben baserat på vätedipolomvandlarprincipen och signaler från sensom på grund av detektion av vätgasmolekyler mäts och tolkas i mätenheten. Mätenheten är typiskt benämnd detektor och kan vara av vilken som helst lämplig typ.

Vidare kan ett vätgasdetektionssystem enligt uppfinningen, förutom en prob, vilken innefattar sensom enligt uppfinningen, och en mätenhet, också innefatta åtminstone en av anordning- ama i gruppen av: vätgaskälla, gasstyrenhet, gastryckregulator, fixtur för ett testobjekt och fixturstyrenhet. Ett sådant system kan till exempel användas för läoktestning och/eller läcklo- kalisering baserat på utnyttjande av vätgas som en spårgas. Vätgaskällan är anordnad att 10 15 20 25 30 35 529 104 25 utgöra en källa av spårgas och kan vara av vilken som helst lämplig typ. Gasstyrenheten är anordnad att administrera fyllnaden av vätgas från vätgaskällan in i objektet som skall testas eller in i en inkapsling som omger objektet som skall testas, såsom en fixtur, och kan vara av vilken som helst lämplig typ. Gastryckregulatom är anordnad att styra utgàngstrycket från gaskällan och kan vara av vilken som helst lämplig typ. Fixturen för ett testobjekt är anord- nad att ansluta till ett testobjekt för fyllnad och borttagning av gas samt att försluta eventuella andra öppningar som ej utgör läcköppningar och kan vara av vilken som helst lämplig typ.

Fixturstyrenheten är anordnad att manövrera fixturens anslutningar och tätningar och kan vara av vilken som helst lämplig typ.

När ett system enligt uppfinningen innefattande en prob, vilken innefattar sensom enligt uppfinningen, en mätenhet, en vätgaskälla, en gasstyrenhet, en gastryckregulator, en fixtur för ett testobjekt och en fixturstyrenhet, till exempel används för läckdetektion, ansluts ett objekt som skall läcktestas till fixturen. Fixturstyrenheten utnyttjas för att manövrera fixturens anslutningar. En gas eller gasblandning innefattande en spàrbar mängd av väte bringas därefter fràn gaskällan in i testobjektet, som skall testas, av gasstyrenheten. Gastryckregu- latom utnyttjas för att kontrollera utgängstrycket från gaskällan. Proben innefattande sensom används därefter för att analysera luften som omger objektet under test för en ökad närvaro av väte. Eventuell mätbar ökning av vätekoncentration presenteras av mätenheten och är bevis på existerande läckage i det testade objektet. På ett analogt sätt är det också möjligt » att detektera läckage genom att administrera den spårbara gasen eller gasblandningen på utsidan av objektet som skall testas och analysera luften pä insidan av det testade objektet för en ökad närvaro av väte. Även om det har visats och beskrivits och pekats ut fundamentala nya särdrag hos uppfin- ningen såsom applicerade pá föredragna utföringsforrner därav, ska det således förstås att olika utelämnanden och ersättningar och ändringari utförande och detaljer av de illustrerade anordningama, och i deras funktion, kan göras av fackmän inom omrâdet utan att awika från uppfinningstanken. Till exempel avses uttryckligen att alla kombinationer av de element som utför väsentligen samma funktion på väsentligen samma sätt för att uppnå samma resultat faller inom ramen för uppfinningen. Vidare ska det inses att strukturer och/eller element som visats och/eller beskrivits i förbindelse med något visat utförande eller utföringsforrn av upp- finningen kan inkorporeras i något annat visat eller beskrivet eller antytt utförande eller utföringsform som en allmän fråga om utföringsval. Det år därför avsikten att begränsas enbart såsom indikeras av omfånget av de härtill bifogade patentkraven.

Claims (20)

10 15 20 25 30 35 529 104 26 Patentkrav

1. Vätgaskänslig halvledarsensor innefattande ett katalytiskt metallager (1), ett halvledarlager (2) och ett isolatorlager (3) anordnat mellan det katalytiska metallagret (1) och halvledarlagret (2), varvid det katalytiska metallagret (1) innefattar en yttre yta (4) och en inre yta (7), varvid den yttre ytan (4) är anordnad att fritt stå i förbindelse med den omgivande atmosfären, kännetecknad av, att nämnda inre yta (7) innefattar åtminstone en väteatomadsorptionsytdel (8), varvid varje väteatomadsorptionsytdel (8) är anordnad intilliggande nämnda isolatorlager (3). att nämnda inre yta (7) vidare innefattar åtminstone en våteatomadsorptionshämmad ytdel (9), varvid ett väteatomadsorptionshämmande materiallager (11) är instucket mellan varje väteatomadsorptionshämmad ytdel (9) och nämnda isolatorlager (3), varvid varje väteatomadsorptionshämmad ytdel (9) är anordnad intilliggande ett väteatomadsorptionshämmande materiallager (11) och varvid tjockleken på det väteatomadsorptionshämmande materiallagret (11) är 0,001-0,3 pm, och att ytarean av nämnda yttre yta (4) är åtminstone 100 % större än den totala ytarean av samtliga av nämnda åtminstone ena väteatomadsorptionsytdel (8) hos nämnda inre yta (7).

2. . Vätgaskänslig halvledarsensor enligt patentkrav 1, kännetecknad av, att nämnda inre yta (7) innefattar åtminstone två väteatomadsorptionshämmade ytdelar (9), varvid sensom innefattar åtminstone två väteatomadsorptionshämmande materiallager (11), och att samtliga av de väteatomadsorptionshämmande materiallagren (11) är av samma väteatomadsorptionshämmande material.

3. . Vätgaskänslig halvledarsensor enligt patentkrav 1, kännetecknar! av, att nämnda inre yta (7) innefattar åtminstone tvà väteatomadsorptlonshämmade ytdelar (9), varvid sensom innefattar åtminstone två väteatomadsorptionshämmande materiallager (11), och att åtminstone två av de väteatomadsorptionshämmande materiallagren (11) är av olika väteatomadsorptionshämmande material.

4. . Vätgaskänslig halvledarsensor enligt något av patentkraven 1-3, kännetecknad av, att nämnda väteatomadsorptionshämmande material är en icke-katalytisk metall eller en icke-katalytisk legering. 10 15 20 25 30 35 529 104 27

5. . Vätgaskänslig halvledarsensor enligt patentkrav 4, kännetecknad av, att nämnda väteatomadsorptionshämmande material är aluminium, en aluminiumlegering eller krom.

6. . Vätgaskänslig halvledarsensor enligt något av de föregående patentkraven, kännetecknad av, att ytarean av nämnda yttre yta (4) är åtminstone 500 % större än den totala ytarean av samtliga av nämnda åtminstone ena väteatomadsorptionsytdel (8) hos nämnda inre yta (7).

7. . Vätgaskänslig halvledarsensor enligt något av de föregående patentkraven, kännetecknad av, att ytarean av nämnda yttre yta (4) är åtminstone 5000 % större än den totala ytarean av samtliga av nämnda åtminstone ena väteatomadsorptlonsytdel (8) hos nämnda inre yta (7).

8. . Vätgaskänslig halvledarsensor enligt något av de föregående patentkraven, kännetecknad av, att en övre yta (5) hos det katalytiska metallagret (1) är tilldelad en ytförstorande struktur (10).

9. . Vätgaskänslig halvledarsensor enligt patentkrav 8, kännetecknad av, att nämnda inre yta (7) innefattar en väteatomadsorptionsytdel (8).

10. Vätgaskänslig halvledarsensor enligt något av de föregående patentkraven, kännetecknad av, att sensom är en metall-isolator-halvIedare-fälteffektanordning.

11. Vätgaskänslig halvledarsensor enligt något av patentkraven 1-9, kännetecknad av, att sensom är en Schottkybarriäranordning.

12. Användning av en vätgaskänslig halvledarsensor enligt något av patentkraven 1-11 för detektion av närvaro av vätgasmolekyler i ett gasprov.

13. Användning av en vätgaskânslig halvledarsensor enligt något av patentkraven 1-11 för mätning av koncentrationen av vätgasmolekyler i ett gasprov. 10 15 20 529 104 28

14. Prob för detektion av vätgas, kännetecknad av, att den innefattar en vätgaskänslig halvledarsensor enligt något av patentkraven 1-11.

15. Vätgasdetektionssystem innefattande en prob och en mätenhet, kännetecknat av, att proben innefattar en vätgaskänsiig halvledarsensor enligt något av patentkraven 1-11.

16. Vätgasdeteidionssystem enligt patentkrav 15, kännetecknat av, att systemet vidare innefattar en vätgaskälla.

17. Vätgasdetektionssystem eniigt patentkrav 15 eller 16, kännetecknat av, att systemet vidare innefattar en gasstyrenhet.

18. Vätgasdetektionssystem enligt något av patentkraven 15-17, kännetecknat av, att systemet vidare innefattar en fixtur för ett testobjekt.

19. Vätgasdetektionssystem enligt något av patentkraven 15-18, kännetecknat av, att systemet vidare innefattar en gastryckreguiator.

20. Vätgasdetektionssystem enligt något av patentkraven 15-19, kännetecknat av, att systemet vidare innefattar en fixtu rstyrenhet.