Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОНКОПЛЕНОЧНОГО ДАТЧИКА ДЛЯ АНАЛИЗА АММИАКА В ГАЗОВОЙ СРЕДЕ
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОНКОПЛЕНОЧНОГО ДАТЧИКА ДЛЯ АНАЛИЗА АММИАКА В ГАЗОВОЙ СРЕДЕ

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОНКОПЛЕНОЧНОГО ДАТЧИКА ДЛЯ АНАЛИЗА АММИАКА В ГАЗОВОЙ СРЕДЕ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: изобретение относится к полупроводниковой сенсорной технике и может быть использовано для изготовления недорогих и простых в изготовлении датчиков для определения концентрации аммиака в газовой среде. Технический результат изобретения заключается в повышении чувствительности тонкопленочного датчика для анализа аммиака в газовой среде и сокращении расхода материала, используемого для изготовления датчика. Сущность: способ включает нанесение газочувствительного слоя химически очищенного фталоцианина меди на подложку с электродами, технохимическую активацию этого слоя и прогрев газочувствительного слоя. Слой фталоцианина меди наносят при температуре подложки 195-205°С толщиной не более 20 нм, которая подвергается легированию кислородом в низком вакууме. 3 ил., 1 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2172951
Класс(ы) патента: G01N27/12
Номер заявки: 2000109998/28
Дата подачи заявки: 18.04.2000
Дата публикации: 27.08.2001
Заявитель(и): Вологодский государственный технический университет
Автор(ы): Васильева Н.А.; Федоров М.И.; Немировский А.Е.
Патентообладатель(и): Вологодский государственный технический университет
Описание изобретения: Изобретение относится к полупроводниковой сенсорной технике и может быть использовано для изготовления недорогих и простых в изготовлении датчиков для определения концентрации аммиака в газовой среде.
Известен способ изготовления тонкопленочного датчика для анализа газовой среды (PL патент 137250, кл. G 01 N 27/00, 1989), который включает нанесение газочувствительного слоя на подложку с электродами и технологическую активацию этого слоя.
К недостаткам указанного датчика относятся низкая чувствительность (18 мг/м3), большое время регенерации (15 мин), высокая рабочая температура (150oC) и сложность технологии изготовления (многократный - 11 циклов прогрев газочувствительного слоя).
Известен способ изготовления тонкопленочного датчика для анализа аммиака в газовой среде (RU патент 2080590, кл. G 01 N 27/12, 1997 г) - принятый за прототип, который заключается в следующем:
1. Ha ситалловую подложку с электродами наносят вакуумным напылением газочувствительный слой толщиной не более 50 нм из органического полупроводника фталоцианина меди, очищенного химическими методами.
2. Легирование слоя фталоцианина меди кислородом воздуха.
Однако в полученном по такому способу тонкопленочном датчике для анализа аммиака в газовой среде имеется существенный недостаток - неспособность выявить наличие газа аммиака (NH3) в воздухе, если его содержание не превышает предельно допустимой концентрации (10 мг/м3), значительный расход органического полупроводника и необходимость использования внешнего источника тока для нагрева датчика.
Изобретение направлено на повышение чувствительности тонкопленочного датчика для анализа аммиака в газовой среде и сокращение расхода материала, используемого для изготовления датчика.
Способ изготовления тонкопленочного датчика для определения концентрации аммиака в газовой среде включает нанесение газочувствительного слоя химически очищенного фталоцианина меди на подложку с электродами, технохимическую активацию этого слоя и прогрев газочувствительного слоя. На подложку с электродами наносят слой фталоцианина меди при температуре подложки 195oC-205oC толщиной не более 20 нм, которая подвергается легированию кислородом в низком вакууме.
На фиг. 1 изображен полупроводниковый датчик газа аммиака, где указаны подложка (фиг. 1, поз. 1), с электродами (фиг. 1, поз. 2) и слой фталоцианина меди (фиг. 1, поз. 3).
На фиг. 2 представлена зависимость сопротивления датчика в газе Rr от концентрации аммиака C.
На фиг. 3 представлена линейная зависимость lgRr от концентрации C.
Предлагаемый способ изготовления тонкопленочного датчика для анализа аммиака в газовой среде заключается в следующем:
На ситалловую подложку (фиг. 1, поз. 1) с растровыми электродами (фиг. 1, поз. 2) в вакууме наносится термической возгонкой тонкий слой (20 нм) фталоцианина меди (фиг. 1, поз. 3), очищенного химическими методами. Температура подложки в процессе конденсации фталоцианина меди из газовой фазы поддерживалась 195oC-205oC. После напыления слой фталоцианина меди подвергался легированию кислородом в низком вакууме. Легированный слой выдерживался в атмосфере аммиака при концентрации ниже предельно допустимой при температуре 90oC в течение 4-5 мин, а затем в вакууме при 150oC.
Изготовление тонкопленочного датчика для анализа аммиака в газовой среде предлагаемым способом позволило повысить чувствительность измерения концентрации аммиака до 5 мг/м3 и сократить расход органического полупроводника на изготовление.
Новым в предлагаемом способе по сравнению с прототипом является нанесение газочувствительного слоя органического полупроводника фталоцианина меди оптимальной толщины не более 20 нм, а также легирование слоя фталоцианина меди кислородом в низком вакууме.
Испытания тонкопленочного датчика для анализа аммиака в газовой среде проводили при t = 95oC и напряжении < 36 В. Измеряли зависимость сопротивления датчика Rr от концентрации аммиака в пределах 5 - 200 мг/м3. Зависимость сопротивления датчика в газе от концентрации аммиака представлена на фиг. 2. Для возврата сопротивления датчика к начальному значению производили прогрев до 135oC в течение 4 - 5 минут. Датчики обладают высокой стабильностью параметров. Погрешность в измерении первоначального сопротивления составила не более 1%.
Исследования показали, что изготовление тонкопленочного датчика для анализа аммиака в газовой среде предлагаемым способом позволило получить линейную зависимость lgRr от концентрации C (фиг. 3).
На основе датчика изготовлен лабораторный образец измерителя концентрации газа.
Сопоставление характеристик, представленных в таблице, иллюстрирует преимущество заявленного способа изготовления.
Формула изобретения: Способ изготовления тонкопленочного датчика для определения концентрации аммиака в газовой среде, включающий нанесение газочувствительного слоя химически очищенного фталоцианина меди на подложку с электродами, технохимическую активацию этого слоя и прогрев газочувствительного слоя, отличающийся тем, что на подложку с электродами наносят слой фталоцианина меди при температуре подложки 195oC - 205oC толщиной не более 20 нм, который подвергается легированию кислородом в низком вакууме.