Патент на изобретение №2172951
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОНКОПЛЕНОЧНОГО ДАТЧИКА ДЛЯ АНАЛИЗА АММИАКА В ГАЗОВОЙ СРЕДЕ
(57) Реферат: 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. 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
РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 19.04.2003
Номер и год публикации бюллетеня: 19-2004
Извещение опубликовано: 10.07.2004
|
||||||||||||||||||||||||||
