Способ изготовления чувствительного элемента

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнк

Соцнапнстнчесннх республик

««943562 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22)Заявлено l5.07.80 (21) 2959771/1825 с присоединением заявки М(23) ПриоритетОпубликовано 15.07.82. Бюллетень М 2б

Дата опубликования описания 15 .07. 82 (53)M. Кл.

С 01 М 27/02

3цеуАерствеиный квинтет

СССР пв делен изобретений и открытий (5З) >3,К 543.274 (088.8) (72) Авторы изобретения

Л. M. Завьялова, Э. Е. Гутман и И. А. М (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО

ЭЛЕМЕНТА

Изобретение относится к газовому анализу и может быть использовано для повышения чувствительности полупроводниковых чувствительных элементов при определении молекулярного кислорода в водороде, азоте, инертных газах.

Известен способ получения атомно чистой поверхности полупроводни ковых пленок ионной бомбардировкой, при котором поверхность пленки подвергается обстрелу ионами инертного газа (чаще всего аргона) с энергией несколько сотен электроновольт tl).

Однако для реализации этого способа необходимо специальное оборудование (вакуумная установка, ионная пушка и т.д.). Кроме того, такой способ получения сопровождается внедрением инертного газа внутрь кристаллической решетки полупроводниковой пленки и генерацией дефектов на поверхности и в приповерхностном слое полупроводниковой пленки. При последующем на2 гревании такой полупроводниковой плен. ки происходит "зале чивание" дефектов и обратная диффузия внедренных атомов аргона, что неизбежно отражается на величине сопротивления полупроводниковой пленки, а тем самым усложняет работу чувствительного элемента.

Наиболее близким по техническому существу к изобретению является способ изготовления чувствительного эле1о о мента для определения молекулярного кислорода в газах, заключающийся в нанесении полупроводниковой пленки окиси цинка на кварцевую подложку с последующим измерением чувствительi5 ности по изменению электропроводнос ти. Использование чувствительного элемента по этому способу стало воз .чожным при добавке водорода (23. го

При из готовлени и чувст ви тельных элементов по этому способу приходится отбраковывать большое число элементов, малопригодных .для газового

943562

ЬК/R 10й

55

270

446

8400

R, ком

Формула изобретения

3 .9

14

23

50 анализа, из-за их низкой чувствительности °

Цель изобретения - повышение чувствительности полупроводникового чувствительного элемента для определения молекулярного кислорода в водороде, азоте, инертных газах.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления чувствительного элемента для определения молекулярного кислорода в газах, заклю1 чающемся в нанесении полупроводниковой пленки окиси цинка на кварцевую подложку, после нанесения пленки окиси цинка чувствительный элемент при температуре выше рабочей выдерживают в водороде в течение времени, не превышающего времени разрушения пленки окиси цинка. При такой обработке происходит химическая реакция кислорода из решетки полупроводниковой пленки с водородом, что приводит к уменьшению толщины пленки, к обогащению поверхностного слоя атомами цинка, и, в свою очередь, к увеличению центров адссрбции, и, следовательно, к повышению чувствительности элемента.

Пример. Чувствительный эле- мент в аиде полупроводниковой пленки окиси цинка, нанесенной на кварцевую подложку, электропроводность которой регистрируют, нагревают в потоке водорода при 500оС в течение нескольких минут. Затем температуру элемента снижают до 250 С (рабочая температура), после чего измеряют чувстви тельность элемента. Если чувствительность элемента не достигает максимальной величины для данной концентрации кислорода, то нагревание при

500 С повторяют многократно до тех пор, пока чувствительность не достигнет максимума для данной концентрации кислорода.

Чувствительность (Ы/R .100л ) и сопротивление (R) чувствительного . элемента изменяются при его многократ 55 ном нагревании в потоке водорода (Q = 12 л/ч) при температуре элемента 500 С.

5 о

2О

25 зо

Чувствительность элемента измеряют при концентрации кислорода 1,9 х к10 об, 3 °

При изготовлении партии образцов для нахождения максимально возможного времени обработки поступают следующим образом. Из партии берут несколько, например 3 образца. 8 данном случае на 3-х образцах окиси цинка из изготовленной партии повышают чувствительность до разрушения одного из образцов, принимая время разрушения этого образца за критическое для этой партии, которое оказалось равным 30 мин.

Повышения чувствительности остальных образцов достигают также нагреванием при 500оС в течение времени меньше критического (25 мин).

Изобретение позволяет увеличить чувствительность элемента с 18 (малопригодная для газового анализа) до максимальной для данной концентрации кислорода чувствительности 84003, при этом сопротивление элемента увеличивается с 3 кОм до 54 кОм. Использование предлагаемого способа повышения чувствительности полупроводникового чувствительного элемента для определения молекулярного кислорода в водороде, азоте, инертных газах выгодно отличает этот способ от известного, так как при сохранении всех положительных качеств известного способа, в частности малой инерционности чувствительного элемента и высокой точности определения кислорода, приобретаются такие важные положительные качества как: использование любого чувствительного элемента с исходной чувствительностью, недостаточной для газового анализа; возможность расширения области определения низких концентраций кислорода в водороде, азоте, инертных газах.

Способ изготовления чувствительного элемента для определения молекулярного кислорода в газах, заключающийся в нанесении полупроводниковой пленки окиси цинка на кварцевую подложку, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности изготавливаемого элемента, после нанесения пленки окиси цинка чувствительный элемент при температуре выше рабочей выдержи ваю т в водороде

943562

Составитель В. Екаев

Редактор Т. Парфенова Техред E.Õàðèòoí÷èê Корректор ". 0гар

Заказ 5096/48 Тираж 887 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам и" обретений и открытий

113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 в течение времени, не превышающего времени разрушения пленки окиси цинка.

Источники информации, прйнятые во внимание при экспертизе

1. Farnsworth Н., Schl ier R., Di1 ion 1.. "Gas detector", J. Phys.

chem. Soc., 1959, 8, 116.

2. Авторско свидетельство СССР

1 737357, кл. G 01 N 27/02, 1979 (прототип)..