مطالعه و ساخت حسگر رطوبت براساس ساختار meh-ppv/metal
چکیده
اندازه¬گیری رطوبت زیر 1% با روش¬هایی چون اندازه¬گیری نقطه¬ی شبنم یا هدایت سنجی روی لایه-های اکسید آلومینیوم با تخلخل نانومتری انجام شده است. تاثیر برآیند میدان الکتریکی ناشی از مولکول¬های قطبی جذب شده به سطح بر حرکت و توزیع حامل¬های الکتریکی موجود در لایه¬های نزدیک به سطح به طور گسترده بحث شده است. علی¬رغم این نکته که جذب مولکول آب به عنوان یک دو قطبی الکتریکی به سطح فلزات مختلف مفصلا مطالعه شده است هنوز کاربردی الکترونیکی از آثار میدانی آن گزارش نشده است. در این رساله، اثبات شده است که مولکول¬های آب پس از جذب انتخابی به لایه¬ی نانومتری فلزی که بر زیرآیندی از یک نیمه¬هادی آب گریز نشانده شده است، توزیع الکترون¬ها را در سطح مقطع لایه¬ی فلز تغییر داده دیاگرام انرژی را در مرز پیوند فلز/نیمه¬هادی تحت تاثیر قرار می¬دهد. این پدیده منجر به تغییر هدایت الکتریکی از طریق پیوند فلز/نیمه¬هادی می¬شود. از این مفهوم در طراحی و ساخت حسگر مقاومتی رطوبت با قابلیت اندازه¬گیری رطوبت در سطح تراکم ~1 ppm استفاده شده است. نیمه¬هادی انتخاب شده poly[2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-p-phenylene vinylene] (meh-ppv) می¬باشد که در الکترونیک نوری کاربرد فراوان دارد. به دلیل تاثیر مخرب اکسیداسیون در خواص نوری و تغییر پارامترهای الکتریکی آن، از این نیمه¬هادی در هوای آزاد استفاده نمی¬شود. به منظور پایدار سازی خواص الکتریکی لایه در هوا، مطالعاتی انجام شد که نهایتا منجر به حل مسئله با اکسیداسیون کامل سطح لایه گردید. عمل اکسیداسیون، با نگهداری نمونه به مدت 1 ساعت در هوا و تحت تابش نور عادی آزمایشگاه و دمای 350 k تکمیل می¬شود. لایه¬ی meh-ppv اکسید شده نسبت به لایه¬ی اکسید نشده از هدایت الکتریکی کمتر ولی از پایداری خوبی برخوردار است. آین فرآیند در meh-ppv برگشت¬ناپذیر است. مدلی برای بیان فرآیند اکسیداسیون سطحی لایه¬های meh-ppv ارائه شده است که پدیده الکترونیکی مشاهده شده را توجیه می¬کند. حسگر رطوبت ساخته شده ساختار m/oxidized meh-ppv/m/oxidized meh-ppv/m را دارا بوده و از فلزات طلا یا نقره به¬عنوان m استفاده شده است. این حسگر قادر است رطوبت موجود در هوا را تا حدود 1 ppm آشکار سازد. بعلاوه، وجود گازهایی چون co2، h2، o2، متانول و استن تاثیر چندانی بر عملکرد الکتریکی افزاره ندارند و حسگر قادر است در حضور این گازها به رطوبت سنجی بپردازد. هدایت الکتریکی حسگر معرفی شده، بر خلاف حسگرهای رطوبت مرسوم با افزایش تراکم آب، کاهش می¬یابد.