Gas Sensor Applications of Tungsten Doped ZnO Thin Films in Low Hydrogen Gas Concentration

Abstract

Son zamanlarda, dizel, benzin ve propan gazı gibi fosil kaynaklardan gelen enerjinin yerini alabilecek alternatif bir enerji kaynağı olarak hidrojen gazının uygulanması için çalışmalar hızla önem kazanmaya başlamıştır. Bu nedenle, hidrojen gazı, vaat edilen alternatif bir enerji kaynağı olmanın ötesine geçtiği başlıca enerji kaynaklarından biri olarak kabul edilmektedir. Ancak, hidrojen gazı patlayıcıdır ve büyük bir yangına neden olabilir. Bu gazın rengi, kokusu ve tadı olmadığından, güvenlik için minimum miktarda hidrojen gazı algılayabilen çok hassas bir gaz sensörü üretimi yapılmalıdır. Dahası, hidrojen gazı son derece hafiftir ve atmosfere kolayca yayılır. Gaz konsantrasyonu % 4'ün üzerinde olduğunda bir patlama meydana gelebilir; bu nedenle ppm ölçekli hidrojen gazı algılayabilen sensörler geliştirilmelidir. Bu çalışmada Tungten (W) katkılı ZnO ince filmler kimyasal banyolama tekniği ile %1 ve % 2 katkılı olarak büyütüldü ve Hidrojen gaz (H2) algılama özellikleri incelendi. Üretilen numunenin farklı sıcaklıklarda (30°C-160°C) ve 5 ppm-100 ppm gaz konsantrasyonu aralığında elektriksel karakterizasyonu yapıldı. Çalışma sıcaklığı 100 C olarak bulundu. Sensörler, 5 ppm H2 gaz konsantrasyonuna karşı kabul edilebilir düzeyde duyarlılık sergiledi. %1 W-katkılı ZnO ince film 100 °C çalışma sıcaklığında diğer ince filmlere kıyasla daha yüksek algılama performansı gösterdi. %1 W-katkılı ZnO ince film 5 ppm H2 gazına karşı % 28,56 duyarlılık sergilerken, %2 W-katkılı ZnO ince film % 7 duyarlılık sergilediği hesaplandı. Ölçüm sonuçları, numunelerin gaz algılama özelliklerinin katkılamaya bağlı olarak değiştiğini gösterdi.