تولید حسگر گاز با استفاده از لایه‌های اکسیدی نانوساختار

محققان دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران با استفاده از لایه‌های اکسیدی نانوساختار حسگرهای گازی با دقت بالا را تولید کردند.

کد خبر: ۱۱۱۵۰۰

تاریخ: ۲۴ خرداد ۱۳۹۵ - ۰۹:۳۸

آشکارسازی گازها کاربردهای گسترده‌ای در صنایع و زمینه‌های مختلف پیدا کرده است. از کاربردهای حسگرهای گازی می‌توان به آشکارسازی نشتی گاز، کنترل‌گرهای سوخت در خودروها و هواپیماها، تجهیزات هشداردهنده‌ وجود گازهای خطرناک در محیط و آشکارسازی ترکیبات آلی فرار اشاره کرد.

حسگرهای گازی نیمه‌هادی به‌ نوعی از اکسیدهای فلزی نظیر دی‌اکسید تیتانیوم، اکسید تنگستن و اکسید نیکل به‌عنوان آشکارساز گاز استفاده می‌کنند. عملکرد این حسگرها بر پایه‌ کاهش مقاومت یک ‌لایه‌ اکسید- فلز در حضور یک گاز قابل اشتعال بنا شده است. امروزه تلاش‌های اصلی بر روی بهینه‌سازی پارامترهای حساسیت، گزینندگی، پایداری و زمان پاسخ این حسگرها متمرکز شده است که از آن جمله می‌توان به پروژه تحقیقاتی پژوهشگران واحد علوم و تحقیقات دانشگاه آزاد اسلامی اشاره کرد.

محمدتقی حسین نژاد از محققان این تحقیق با اشاره به اهداف اجرای این تحقیقات گفت: اکسید روی یکی از معروف‌ترین مواد اکسیدی رسانای شفاف محسوب می‌شود که امروزه کاربردهای فراوانی در صنعت پیدا کرده است. کاربرد در سلول‌های خورشیدی، LED ها، فتودیودها و حسگرهای گازی ازجمله‌ مهمترین کاربردهای این ماده‌ نیمه‌رسانا محسوب می‌شود.

وی هدف از انجام این تحقیقات را رشد لایه نازک اکسید روی و بررسی میزان حساسیت این لایه‌ها به گاز اتانول ذکر کرد و یادآور شد: میزان حساسیت حسگر تولیدشده نسبت به گاز اتانول در مقایسه با موارد مشابه بهینه ‌سازی شده است.

حسین نژاد اضافه کرد: در این راستا در این طرح لایه‌های نازک اکسید روی با استفاده از روش کندوپاش مغناطیسی پلاسما با ضخامت 200 نانومتر رشد یافته‌اند. سپس این لایه‌ها در دمای 450 درجه‌ سانتیگراد و در زمان‌های متفاوت تحت اکسیداسیون حرارتی قرار گرفته‌اند. پس از پایان فرایند تولید، خواص ساختاری و مورفولوژی سطحی این نمونه‌ها مورد بررسی قرار گرفت و در انتها میزان حساسیت گازی این لایه‌های نازک به گاز اتانول ارزیابی شد.

این محقق با اشاره به نتایج به دست آمده خاطر نشان کرد: نتایج نشان داد که افزایش زمان اکسیداسیون منجر به بهبود خواص ساختاری نمونه‌ها شده است. از سوی دیگر افزایش زمان اکسیداسیون، رشد بیشتر اندازه‌ دانه‌ها و کاهش مقاومت الکتریکی نمونه‌ها را در پی داشته است. اندازه‌ دانه‌های لایه‌ رشد داده شده بین 10 تا 80 نانومتر بوده است.

به گفته وی، بررسی خواص حسگری لایه‌ها نیز نشان می‌دهد که با افزایش دمای کاری حسگر، میزان حساسیت نمونه‌ها نیز افزایش می‌یابد.

نتایج این تحقیقات که حاصل تلاش‌های پروفسور محمود قرآن نویس، دکتر محمدرضا حنطه زاده، دکتر الهام دارابی از اعضای هیأت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران و محمدتقی حسین نژاد و مرضیه شیرازی دانشجویان مقطع دکترای این دانشگاه است، در مجله  Inorganic and Organometallic Polymers and Materialsبه چاپ رسیده است.