Influence of conduction mechanism changes and related effects on the sensing performance of metal oxide based gas sensors

Autor*innen

• Julia Rebholz

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Beim sensorischen Prozess mit MOX Gassensoren sind zwei Aspekte entscheidend: die Reaktionen zwischen Metalloxid und Gasen sowie die elektrische Ladungsübertragung (Rezeption) und die Umwandlung dieser Ladungsübertragung in eine Änderung des elektrischen Widerstands der sensitiven Schicht (Transduktion). Zahlreiche Faktoren wie Materialeigenschaften, Betriebstemperatur und Dotierung beeinflussen sowohl die Transduktion als auch die Rezeption und damit das Sensorverhalten. Um zukünftige Sensorentwicklungen zu fördern, ist ein tiefes Verständnis der sensorischen Mechanismen erforderlich. In diesem Zusammenhang wurden bestehende theoretische Modelle für das Zielgas CO durch Experimente unter „operando“-Bedingungen mit unterschiedlich hergestelltem SnO2 erweitert und validiert. Die anerkannten Modelle basieren auf der Reaktion des Analyten mit prä-adsorbierten Sauerstoffionen, was die Existenz von Verarmungsschichten im oberflächennahen Inneren der Körner impliziert. Ein zentrales Ergebnis ist, dass unter anwendungsrelevanten Bedingungen nicht nur Verarmungsschichten, sondern auch Anreicherungsschichten und positive Ladungen an der Oberfläche der Körner entstehen können. Da der Leitungsmechanismus bei Anreicherungsschichten grundlegend anders ist, führt ein Wechsel der Oberflächenladung zu veränderten Transduktionen. Die Bildung positiver Ladungen macht die Rezeption zudem komplexer als bisher angenommen.

• Sprache: Englisch
• Erscheinungsdatum: 2016