Comparison of Field Effect Transistor with C-nPd gate and resistive C-nPd film sensing properties toward hydrogen

• Autorzy: Krawczyk Sławomir , Czerwosz Elżbieta , Wronka Halina , Firek Piotr , Sochacki Mariusz , Szmidt Jan

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2022.09.72

Warianty tytułu

PL

Porównanie możliwości detekcji wodoru przez tranzystor polowy z bramką C‐nPd oraz warstwę rezystancyjną C‐nPd

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

As a result of the implementation of the POIG project (UDI-POiG.01.03.01-14-071/08-00), the research network Łukasiewicz, the Teleand Radio Institute and the Warsaw University of Technology, developed resistance hydrogen sensors using changes in nanocomposite resistance. Carbon-Palladium films (C-nPd) were obtained by PVD method, followed by transistor sensors (FET) with a gate covered with a previously developed nanocomposite C-nPd film. In this article, we show differences in a sensing properties and reaction of discussed resistance for the transistor sensors with a C-nPd film and resistive sensors built of C-nPd film deposited on ceramic substrate. For both types of sensors we performed sensing characterization in a research set-up prepared especially for this purpose during the implementation of the project. We found that transistor sensor is much more sensitive toward hydrogen than resistive sensor.

PL

W wyniku realizacji projektu POIG (UDA-POIG.01.03.01-14-071/08-00) realizowanego w latach 2009-2015 . Sieć Badawcza Łukasiewicz Instytut Tele- i Radiotechniczny oraz Politechnika Warszawską opracowały oporowe sensory wodoru wykorzystujący zmiany rezystancji nanokompozytowych warstw węglowo-palladowych (C-nPd) otrzymywanych metodą PVD, a następnie sensory tranzystorowe (FET) z bramką wykonaną z opracowanej wcześniej nanokompozytowej warstwy C-nPd. W tym artykule zostały pokazane różnice we właściwościach sensorycznych i ich reakcjach na wodór dla obu typów sensorów tranzystorowego i oporowego w postaci warstwy C-nPd osadzonej na podłożu ceramicznym. Dla obu typów sensorów badania sensorowe były prowadzone na specjalnie do tego celu zbudowanym stanowisku badawczym.

Słowa kluczowe

EN

hydrogen sensor; thin layer; resistance measurement; C-nPd film

PL

sensor wodoru; cienka warstwa; pomiar rezystancji; warstwa C-nPd

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2022
• Tom: R. 98, nr 9
• Strony: 311--313
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Krawczyk Sławomir

• Łukasiewicz Research Network, Tele and Radio Research Institute Warsaw ul. Ratuszowa 11 03-450

• https://orcid.org/0000-0002-7077-1279

autor

Czerwosz Elżbieta

• The Institute of Microelectronics and Optoelectronics, The Warsaw University of Technology, ul. Koszykowa 75, 00-662 Warszawa

• https://orcid.org/0000-0003-4711-8455

autor

Wronka Halina

• The Institute of Microelectronics and Optoelectronics, The Warsaw University of Technologyi, ul. Koszykowa 75, 00-662 Warsaw

autor

Firek Piotr

• The Institute of Microelectronics and Optoelectronics, The Warsaw University of Technology, ul. Koszykowa 75, 00-662 Warsaw

• https://orcid.org/0000-0001-7897-4495

autor

Sochacki Mariusz

• The Institute of Microelectronics and Optoelectronics, The Warsaw University of Technology ul. Koszykowa 75, 00-662 Warsaw

• https://orcid.org/0000-0001-5389-8588

autor

Szmidt Jan

• The Institute of Microelectronics and Optoelectronics, The Warsaw University of Technology, ul. Koszykowa 75, 00-662 Warsaw

• https://orcid.org/0000-0001-8329-7249

Bibliografia

• 1. R. A. Potyrailo, “Multivariable sensors for ubiquitous monitoring of gases in the era of Internet of Things and industrial Internet,” Chem. Rev., vol. 116, no. 19, pp. 11877–11923, (2016)
• 2. W. Shin et al., “Low frequency noise characteristics of resistor and Si MOSFET-type gas sensors fabricated on the same Si wafer with In2O3 sensing layer,” Sens. Actuators B, Chem., vol. 318(2020)
• 3. W. Shin et al., “Proposition of deposition and bias conditions for optimal signal-to-noise-ratio in resistor-and FET-type gas sensors,” Nanoscale, vol. 12, no. 38, pp. 19768–19775, ( 2020)
• 4. G. Jung et al., “Comparison of the characteristics of semiconductor gas sensors with different transducers fabricated on the same substrate,” Sens. Actuators B, Chem., vol. 335, May 2021, Art. no. 129661
• 5. E.Czerwosz et al., EXAFS investigations of metallic (Ni or Pd) nanocrystals embedded in carbonaceous matrix, HASYLAB Annual Reports 2005
• 6. K.Sobczak et al., Transmission electron microscopy studies of the Pd-C films obtained by physical and chemical vapor deposition, International Journal of Hydrogen Energy 37 (2012) pp.18556-185623
• 7. K.Sobczak et al., TEM and CL investigation of Pd nanograins included In carbonaceous films, Solid State Phenomena Vol. 186 (2012) pp. 177-181
• 8. J.Rymarczyk et al., The influence of technological PVD process parameters on the topography, crystal and molecular structure of nanocomposite films containing palladium nanograins, Polish Journal of Chemical Technology 16, 3, pp. 18-24, (2014)
• 9. E.Czerwosz et al., ka – Properties of Pd nanocrystals prepared by PVD method – Vacuum, Volume 82, (2008), Pages 372-376
• 10 Firek, P., Krawczyk, S., Wronka, H., Czerwosz, E., & Szmidt, J.(2020). Hydrogen sensor based on field effect transistor with C–Pd layer. Metrology and Measurement Systems, 27(2), 313–321
• 11 P.427569(2018) E.Czerwosz, H.Wronka, S.Krawczyk, P.Firek, J.Szmidt, Tranzystorowy czujnik gazowy i sposób jego wytwarzania

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).