Organik buharların tespitine yönelik gözenekli silisyum tabanlı elektriksel buhar sensörü
Sensing organic vapors using electrical vapor sensors based on porous silicon
Yazar: OLGAY YILMAZ
Danışman: DOÇ. DR. ERSİN KAYAHAN
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektro-Optik Sistem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Kapalı ve açık mekânlardaki hava kalitesinin analizi ve çevresel kontrolü için, kullanımı kolay ve ucuz maliyetli cihazlarla hava kirliliğine yol açan gazların tespiti ve taranması her geçen gün önemini arttırmaktadır. Kimyasal sensörler, analitik kimyanın kullandığı geleneksel aletlerden daha ucuza gaz karışımlarını analiz edebilmektedir. Genellikle, yarıiletken metal-oksit tabanlı buhar sensörleri kullanılmaktadır ve yerel uygulamalar için ticari olarak piyasada bulunmaktadır.
Buhar sensörlerinin büyük bir pazarı olmasına rağmen, sensörlerin özellikle duyarlılıklarını, seçiciliğini ve kararlılıklarını geliştirmek için daha fazla araştırmalar yapılmasına ve yeni nesil teknolojik malzemelere gereksinim duyulmaktadır.
Kimyasal sensörler buhar moleküllerin alıcı yüzeyinde meydana getirdikleri değişikliklerin ölçülebilir sinyallere dönüştürüldüğü aletlerdir. Sensörler, alıcılar tarafından tespit edilen tanımanın sinyale dönüştürülmesinde kullanılan metotlara göre optik veya elektriksel sensörler olarak iki ana gruba ayrılabilir
Bu tez çalışmasında buhar sensörlerinin önemli problemi olan kararsızlık ve zayıf seçicilik problemleri, geniş alan/hacim oranına sahip yüzey aktif gözenekli Silisyum ile çözülmeye çalışılacaktır. Önerilen bu çalışma üç temel aşamada gerçekleştirilecektir:
1-Gözenekli Silisyum üretimi: Anodizasyon zamanı ve durulama parametrelerine bağlı gözenekli Silisyum üretimi yapılıp, en uygun ve en etkili gözenekli yüzey üretim parametreleri araştırılacaktır.
2-Gözenekli Silisyum yüzeyinin elektrot kaplanması: Isıl buharlaştırma yöntemi ile gözenekli yüzeye Alüminyum elektrot kaplanacaktır.
3- İnsan sağlığına zararlı organik bileşikli buharların (Benzen, Aseton, Metanol, Trikloretilen, Hekzan) modifiye edilmiş gözenekli Silisyum yüzeyine ad/absorblanması ile gözenekli Silisyumun elektriksel özelliklerinde meydana gelen değişikliklerin tespiti yapılacaktır.

Abstract:
The measurement and identification of major air polluting vapors and their environmental control in a cheap and easy manner in open and closed spaces is gaining more and more importance in recent years. Chemical sensors are able to analyse mixture of gases cheaper than the ones used in analytical chemistry. Semiconducting metal-oxide based gas sensors are commonly used and available commercially. Although, they have a huge market potential, further research is needed in order to increase their stability and gas type selectivity and identification.
Chemical sensors or transformers are the type of devices whose surfaces respond to gas molecules and turning this response into measurable signals. There are two main classes according to the route this signal production takes place and these are optical and electrical.
This thesis is about producing solutions towards traditional problems of selectivity and stability of present gas sensors with NPS based material which has a rather large area/volume ratio. The study will be carried out in three mains stages as follows:
1-) NPS production: Different experimental parameters such as anodisation time and rinsing will be investigated thoroughly with the aim of producing the most efficient and optimum porous surfaces.
2-) Metal electrode coating of NPS surface: The nanoporous silicon surface will be coated with aluminium with thermal evaporation techniques.
3-) Organic vapours harmful to human health such as Benzene, Acetone, Methanol, Trichloroethylene or Hexane as well as various others will be used in order to determine simultaneously the electrical of NPS structures and their repeatability will be examined closely