Mikrointegration von halbleitenden Metalloxid-Nanopartikeln

Gassensoren auf Metalloxidbasis sind ein kostengünstiges Werkzeug, das häufig zum Nachweis von flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) und weiteren oxidierenden und reduzierenden Gasen verwendet wird. Das Detektionsprinzip wird seit vielen Jahren erforscht und bildet die Grundlage für eine Reihe von Mikrosensoren.Es basiert auf der Änderung des elektrischen Widerstands einer funktionalen Metalloxidschicht bei Änderung der chemisorbierten Oberflächenspezies. Auch heute können weder der Grundwiderstand noch die Empfindlichkeit der Metalloxidschichten reproduzierbar hergestellt werden und auch die Sensorantwort ändert sich über den Lebenszyklus eines Metalloxidsensors. Diese Faktoren sind dafür verantwortlich, dass die Einsatzgebiete für metalloxid-basierte Gassensoren eingeschränkt sind und sie selten in analytischen Aufgaben eingesetzt werden können, insbesondere wenn die hochselektive Quantifizierung von Gasspezies erforderlich ist.

Unsere Forschung hat das Ziel die Selektivität, Reproduzierbarkeit und Langzeitstabilität von MOX Gassensoren zu verbessern. Hierzu untersuchen wir nanoskalige Metalloxidpartikel, deren genaue Zusammensetzung, Größe und Form mittels Kolloidchemie kontrolliert werden. Mit Hilfe der Inkjet-Technologie können die Nanopartikel direkt mikroelektromechanischen Systemen (MEMS) abgeschieden werden und stehen damit in Sensorchips zur Verfügung. Um die Selektivität zu verbessern, untersuchen wir zusätzlich thermische Modulationsschemata, um wohldefinierte, temperaturabhängige Reaktionsregime zu adressieren.