Academic Journal
Determining the influence of relative humidity on the working parameters of a gas sensor based on zinc oxide
| Τίτλος: | Determining the influence of relative humidity on the working parameters of a gas sensor based on zinc oxide |
|---|---|
| Πηγή: | Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Vol. 3 No. 6 (129) (2024): Technology organic and inorganic substances; 44-49 Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Том 3 № 6 (129) (2024): Технології органічних та неорганічних речовин; 44-49 |
| Στοιχεία εκδότη: | ТЕСHNOLOGY СЕNTЕR PC, 2024. |
| Έτος έκδοσης: | 2024 |
| Θεματικοί όροι: | газовий сенсор, оксид цинку, magnetron sputtering, магнетронне розпилення, стандартні умови, standard conditions, zinc oxide, relative humidity, відносна вологість, gas sensor |
| Περιγραφή: | This paper investigates the dependence of operating parameters of a gas sensor based on zinc oxide obtained by the method of direct current magnetron sputtering. The production of gas sensor films was carried out using a VUP-5M vacuum unit with an original material-saving magnetron. The study of the dependence of the working parameters of the gas sensor was carried out under standard conditions. It was found that with increasing humidity, the electrical resistance of the gas sensor decreases and, accordingly, the sensitivity to the target gas decreases. A significant reaction of the gas sensor to an increase in humidity was observed in the range of 65–80 % relative humidity. The mechanism of influence of relative humidity on the sensitivity of a gas sensor based on ZnO was investigated. The change in resistance of the gas sensor is caused by trapped electrons on adsorbed oxygen molecules on the surface of the sensitive layer. The capture of electrons from the conduction zone leads to bending of the conduction zone and an increase in the space charge zone, respectively, to a change in the resistance of the sensitive layer of the gas sensor. In the atmosphere, when O2 molecules are adsorbed on the ZnO surface, they remove an electron from the conduction band. The reaction of oxygen adsorbed on the ZnO surface with reducing gases and the replacement of adsorbed oxygen with other molecules changes the bending of the conduction band and reduces the area of space charge. Adsorption of water on the surface of zinc oxide occurs according to the dissociation mechanism, which consists in the adsorption of steam molecules or hydroxyl groups with the subsequent displacement of previously adsorbed oxygen and free electrons and, accordingly, leads to a decrease in the sensitivity of the gas sensor. In addition, the adsorption of water vapor (H2O) molecules leads to less chemisorption of oxygen species on the ZnO surface due to the reduction of the surface area, which is responsible for the sensor response. Approaches to reduce the influence of relative humidity on the sensitivity of a gas sensor based on zinc oxide have been proposed В роботі досліджено залежність робочих параметрів газового сенсору на основі оксиду цинку, отриманого методом магнетронного розпилення на постійному струмі від впливу відносної вологості. Дослідження залежності робочих параметрів газового сенсору проводилось за стандартних умов. Було встановлено, що зі збільшенням вологості електричний опір газового датчика зменшується і, відповідно, зменшується чутливість до цільового газу. Значна реакція газового датчика на підвищення вологості спостерігається в діапазоні 65–80 % відносної вологості. Зміна опору газового датчика спричинена захопленими електронами на адсорбованих молекулах кисню на поверхні чутливого шару. Захоплення електронів із зони провідності призводить до вигину зони провідності та збільшення зони просторового заряду, відповідно, до зміни опору чутливого шару газового сенсору. В атмосфері, коли молекули O2 адсорбуються на поверхні ZnO, вони видаляють електрон із зони провідності. Реакція адсорбованого на поверхні ZnO кисню з відновними газами та заміна адсорбованого кисню іншими молекулами змінює вигин зони провідності та зменшує область просторового заряду. Адсорбція води на поверхні оксиду цинку відбувається за механізмом дисоціації, який полягає в адсорбції молекул пари або гідроксильних груп з подальшим витісненням попередньо адсорбованого кисню та вільних електронів. Таким чином, це призводить до зниження чутливості газового сенсору. Адсорбція молекул водяної пари (H2O) також призводить до зменьшення хемосорбції форм кисню на поверхні ZnO через зменшення площі поверхні, яка відповідає за відгук сенсора. Запропоновано підходи щодо зменшення впливу відносної вологості на чутливість газового сенсора на основі оксиду цинку |
| Τύπος εγγράφου: | Article |
| Περιγραφή αρχείου: | application/pdf |
| Γλώσσα: | English |
| ISSN: | 1729-3774 1729-4061 |
| Σύνδεσμος πρόσβασης: | https://journals.uran.ua/eejet/article/view/307234 |
| Rights: | CC BY |
| Αριθμός Καταχώρησης: | edsair.scientific.p..aa2cc6e7da096c08c425e3fe7632b0d0 |
| Βάση Δεδομένων: | OpenAIRE |
καταχωρήστε σχόλιο πρώτοι!