CO Gas Sensor for Consumer Electronic Applications

Gassensoren in Smartphones und anderen mobilen Geräten haben das Potential, zukünftig Lebensqualität und Sicherheit zu verbessern. Dafür ist ein hoher Grad an Miniaturisierung und die Reduzierung der Leistungsaufnahme notwendig. In dieser Arbeit wurden verschiedene Aspekte miniaturisierter, resistiver COSensoren auf Basis von Metalloxiden (MOX) untersucht. Herstellung erfolgte mit gepulster Laserabscheidung (PLD) auf Platinstrukturen, die mit einem Lift-Off-Prozess strukturiert wurden. Per Simulation und Experiment wurden Einflüsse der Lackgeometrie auf die Metallstruktur aufgezeigt. Bei den untersuchten MOX-Dünnschichten lag der Fokus auf SnO2. Dessen elektrische und gassensitive Eigenschaften hängen stark von den Abscheidungsbedingungen ab: Höhere Abscheidungsdrücke (>10 Pa) führen zu höheren Grundwiderständen sowie zu einem höheren Signal für CO in trockener Luft. Diese Eigenschaften korrelieren mit der nanoporösen Morphologie des Materials. Bei Messungen in feuchter Luft reduzierte sich das CO-Signal im Vergleich zu trockener Luft. Durch den per Sputtern aufgebrachten Zusatz von Edelmetallen, insbesondere von Palladium (Pd), konnten die Eigenschaften deutlich verbessert werden. COSensitivität in feuchter Luft konnte für hochporöses WO3 ebenfalls gezeigt werden. In einer Parameterstudie wurde in Experiment und Simulation zudem der Einfluss der geheizten Membrangeometrie auf die Leistungsaufnahme des Sensors untersucht.