Gassensoren auf der Basis von Feldeffekttransistoren mit Luftspalt:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
1994
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| Ausgabe: | Als Ms. gedr. |
| Schriftenreihe: | Fortschritt-Berichte VDI
Reihe 15, Umwelttechnik ; 128 |
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| adam_text | Titel: Gassensoren auf der Basis von Feldeffekttransistoren mit Luftspalt
Autor: Flietner, Bertrand
Jahr: 1994
Inhaltsverzeichnis Zusammenfassung 1 1 Einleitung 5 2 Zum Stand der Technik des Suspended-Gate Field Effect Transistor (SGFET) 8 2.1 Zum Begriff der Einsatzspannung im Metal-Oxide FET (MOSFET) 8 2.2 Zusammenhang von Einsatzspannung und Austrittsarbeit im GasFET 11 2.3 Technologie des SGFET 13 2.4 Spannungsabhängige Gassensitivität des SGFET 16 2.5 Elektrische Instabilität des SGFET-Isolatorsystems 18 2.6 Technologische Ursachen für die Instabilitäten des Isolatorsystems 19 2.7 Neue Formulierung der Ansprüche an eine Technologie des SGFET 24 3 Der hybride SGFET (HSGFET) 26 3.1 Gateherstellung, hybrider Aufbau und verwendbare Schichten 27 3.2 Anmerkungen zur Theorie des HSGFET 30 3.3 Nachweis der elektrischen Stabilität des HSGFET 31 3.4 Nachweis der Reproduzierbarkeit mit verschiedenen HSGFETs 35 4 Untersuchung der Adsorptionsprozesse im HSGFET, Vergleich zur 36 Kelvinsonde 4.1 Prinzip der Kelvinsonde 36 4.2 Aufbau der Kelvinsonde und Präparation der sensitiven Oberflächen 37 4.3 Meßbedingungen 38 4.4 Nachweis von Wasserstoff an Platinobcrflächen 39 4.4.1 Passivierung von Platin durch Sauerstoff 39 4.4.2 Vergleich der Oberflächenreaktion des HSGFET mit der Grenz- 42 flächenrcaktion des Pd-MOSFET 4.4.3 Einfluß von Sauerstoff 43 4.4.4 Katalytische Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff auf Platin 47 4.5 Unterschiede im Zeitverhalten von HSGFET und Kelvinsondc 49 4.5.1 Unterdrückung langsamer Reaktionen durch den HSGFET 49 4.5.2 Laufzeiteffekt für den HSGFET bei Adsorption einer Monolagc 53 4.5.3 Diskussion 55 V
5 Einfluß der Adsorptionszeit und der Luftspaltgeometrie des HSGFET auf 57 den Gasaustausch im Luftspalt 5.1 Diffusion in Gasleitungssystemen 58 5.1.1 Grundprozesse und -annahmen, Einführung der Diffusionsglcichung 58 5.1.2 Zur Knudsen-Strömung und der freien Weglänge 60 5.1.3 Volumendiffusion 61 5.1.4 Beitrag des viskosen Transportes 62 5.1.5 Aufstellung des Gesamtdiffusionskoeffizienten 63 5.1.6 Diskussion der Literatur zur Strömung in dünnen Leitungen 64 5.2 Strömungsglcichung in dünnen Rohren unter Berücksichtigung 65 der Adsorption 5.2.1 Wechselwirkungen der Gasteilchen 65 5.2.2 Kinetik der freien Oberfläche 67 5.2.3 Zeitabhängige Teilchendichte in einem Rohr 69 5.2.4 Elektrisches Analogon zur Vakuumleitung 71 5.2.5 Bilanzgleichung mit Rand- und Anfangsbedingungen 73 5.2.6 Näherungslösung für eine Monolagenbedeckung der Kanalwände 74 5.3 Vergleich von Theorie und Experiment 78 5.3.1 Laufzeiteffekte aufgrund einer im Kanal adsorbierten Monolage 78 5.3.2 Vergrößerung der Verweilzeit durch die Luflspaltgeometrie 80 5.3.3 Geometricabhängigkcil der Verweil- und Laufzeitverlängcmng 82 5.4 Herstellung definierter, monolithischer SGFET-Luflspaltgeometrien 84 5.5 Diskussion 86 6 Zusammenhang zwischen Schichtdicke und Gassensitivität 88 6.1 Zusammenhang von Volumenreaktion und Schichtdicke von Sn0 2 89 6.1.1 Präparation der Schichten 89 6.1.2 Zusammenhang zwischen Reaktionszeit und Signalgröße der 91 Volumenreaktion und der Schichtdicke von Sn0 2 6.2 Einfluß von Licht auf die Sensitivität von unterschiedlich dickem Sn0 2 97 6.2.1 Präparation der Proben 97 6.2.2 Lichtempfindlichkeit des Sn0 2 /Si-Ileteroüberganges 98 6.3 Sensitivität von ultradünnen Sn0 2 -Schichten 101 6.3.1 Meßbedingungen und Herstellung der Zinnoxidschichten 102 6.3.2 Austrittsarbeit und Schichtdicke 103 6.3.3 Systematischer Zusammenhang zwischen Schichtdicke und 104 Sensitivität von Sn0 2 VI
7 Ausblick I 8 Anhang 113 8.1 Zusammenhang zwischen einer Ladungsverteilung im Oxid und der 113 Einsatzspannung 8.2 Definition der Austrittsarbeit 115 Literaturverzeichnis 11 7 VII
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