Gaz sensörü uygulamaları için spin kaplama tekniğiyle üretilmiş SnO2 esaslı filmlerin mekanik ve yarı iletkenlik özelliklerinin optimizasyonu
Mechanical and semi conductivity properties optimization of spin coated SnO2 based films for gas sensing applications
Yazar: GÖKAY ÖZYAĞLI
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA TOPARLI
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Gaz sensörü = Gas sersor ; Seçicilik = Selectivity ; Sol-jel yöntemi = Sol-gel method ; Spin kaplama tekniği = Spin coating technique

Özet:
Ev, iş yeri ve sanayi ortamlarındaki kirliliğin etkili ve şiddetli sağlık problemleri meydana getirmesi, dünyada özellikle gaz sensörü teknolojisi üzerinde yapılan çalışmaların artmasına neden olmuştur. Son yıllarda yapılan çalışmalar, üretilen sensörlerin duyarlılık ve seçiciliğini arttırmaya yönelik olarak gelişim göstermekte olup karışık gazları belirlemede karşılaşılan zorlukları minimuma indirmek hedeflenmektedir.Gaz sensörü uygulamaları için nano boyutta toz-filmlerin sentezlenmesi ve gaz sensörüne dönüştürülmesi; duyarlı katmanların ortam şartlarına bağlı olarak değişen mekanik ve elektriksel özellikleriyle yakından ilgilidir. Sensör üretiminde kullanılan yarı iletken oksit filmlerin alternatiflerinin olması ve değişik metotlarla üretilen sensörlerinin algılama özelliklerinin farklı olması, gaz seçicilik ve duyarlılık sonuçlarının karşılaştırılmasını zorlaştırmaktadır. Özellikle çok bileşenli gaz sensörlerinin üretilmesi konusunda; (i) atomik boyuttaki karışım, (ii) faz saflığı, (iii) uygun boyutlarda porozite-yüzey alanı oluşturma ve yüzey morfolojisi, (iv) sensörün farklı gazlara olan duyarlılığını ve seçiciliğini artıran katkı malzemeleri ve (v) üretilen oksit tabakasının altlıkla olan mekanik uyumu, aygıtların performansında belirleyici rol oynamaktadır. Bu yüzden ekonomik ve etkili üretim yöntemlerinin seçilmesi gerekmektedir. Gaz sensörü bileşenlerinin fabrikasyonu için sol-jel yöntemi mükemmel homojenliğe sahip yarı iletken oksit yapıların üretimi ve yüksek saflıkta katkı malzemelerinin katılması gibi çeşitli avantajlara sahiptir.Bu araştırmanın kapsamı; NOx, CO, CO2, H2S ve LPG gibi gazların algılanması için, yüksek duyarlılığa ve seçiciliğe sahip kararlı gaz sensörlerinin katkısız kalay esaslı çözeltilerle sol-jel yöntemi kullanılarak spin kaplama tekniğiyle ile cam ve silisyum altlıklar üzerine yarı iletken nano filmlerin üretimi, optimizasyonu ve mekanik özelliklerinin tayininden oluşmaktadır.

Abstract:
The development of solid-state chemical sensors, and more specifically gas sensors, is currently being carried out intensively since environmental pollution and security in the world and domestic ambient atmospheres represent acute problems with a high social impact.Synthesis and processing of films have a large influence on the mechanical properties of the sensing layers and on their electrical values. The broad option of sensor preparation makes it very difficult to compare results obtained by different processes. Inasmuch as formation of (i) mixture in atomic level, (ii) phase purity and (iii) porosity- surface area with desirable size and surface morphology, (iv) dopant materials and (v) mechanic integration of oxide thin films on substrate, are a significant issue about performance of devices, especially, in fabrication of multicomponent gas sensors. So, the selection of economic and effective production techniques is required. From this point of view, sol-gel technique includes several advantages such as production of well-defined oxides with excellent homogeneity and incorporation of dopant materials with extreme purity for fabrication of gas sensor components.The objective of this research contains the preparation, optimization of mechanical properties of semi conducting SnO2 based nanofilms on glass and silicon substrates from Sn-based solutions using sol?gel techniques and spin and dip methods in order to fabricate a stable gas sensor with high sensitivity and selectivity to several gases such as NOx, CO, CO2, H2S and LPG.