A Novel Sensor Concept for Selective and Self-Powered Gas Detection
- Autores: Martin Hoffmann
- Directores de la Tesis: Juan Daniel Prades García (dir. tes.), Albert Cornet i Calveras (dir. tes.), Francisco Hernández Ramírez (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2015
- Idioma: inglés
- Tribunal Calificador de la Tesis: Carles Cané Ballart (presid.), Albert Romano Rodríguez (secret.), Tobias Voss (voc.), Albert Cirera Hernández (voc.), Nuria Lopez Alonso (voc.)
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: Dipòsit Digital de la UB
- Resumen
Les tecnologies de sensors de gas basades en semiconductors presenten limitacions importants de selectivitat i consum d'energia. Per tant, esdevé necessari l’assaig de nous conceptes de dispositius capaços de satisfer aquests dos requeriments per aplicar-los en plataformes mòbils. En aquesta tesi es presenta una tecnologia de sensors altament selectiva i autònoms des d’un punt energètic, incloent la seva avaluació experimental i l’anàlisi dels mecanismes físico-químics de detecció subjacents. S´han fabricat materials nano-híbrids, basats en nanofils inorgànics (NWs), funcionalitzats amb monocapes “auto-acoblades” (SAMs). A la dissertació es mostren les extraordinàries característiques en termes de selectivitat i sensibilitat de gas que exhibeixen aquests materials; els estudis teòrics són consistents amb les observacions experimentals disponibles i permeten identificar l'estructura electrònica dels orbitals moleculars de frontera SAM, que és el paràmetre crucial per a garantir una interacció eficaç entre el sensor i els gasos. A més a més, es presenta un nou concepte de sensor autònom sobre la base d'una heteroestructura p-Si/n- ZnONW que respon exclusivament a la llum solar sense necessitar d’altres fonts d'energia externes. Els canvis de la tensió de circuit obert (alfa-Voc), que s’utilitzen per controlar la presència d'espècies de gasos, mostren una correlació directa amb la densitat de portadors de càrrega (Nd) al nanofil de n-ZnO. Finalment, es presenta l’aplicació de tècniques de microfabricació en el disseny d’un dispositiu que integra els conceptes de selectivitat i autonomia energètica, capaç per tant de detectar concentracions de NO2 rellevants per a aplicacions de seguretat (nivell de ppb) sense la necessitat de fonts d'energia externes. La mida compacta, la baixa demanda d'energia i la robustesa de la tecnologia fan que el concepte de sensor que aquí es presenta sigui molt prometedor per a la seva integració futura en plataformes electròniques mòbils.
