Gergintschew, Zenko

Zweidimensionale Simulation, Entwicklung und Optimierung von Gassensoren auf der Basis von Feldeffekttransistoren

Reihe: Akademische Abhandlung zu den Ingenieurwissenschaften
ISBN: 3-930324-88-1
1996
Preis: 36,90 €
128 Seiten

Abstract

Ausgehend von den theoretischen Grundlagen für den Einsatz des Feldeffekt- transistors als Gassensor und vom Überblick über den aktuellen Stand auf diesem Gebiet werden die noch zu lösenden Problemstellungen herausgeareitet.
Die Grundlagen der numerischen Bauelementesimulation werden unter dem Aspekt der Modellierung von Gassensoren diskutiert. Es werden Modellvorstellungen für die Beschreibung der chem-physikalischen Wechselwirkung der Sensoren mit den zu detektierenden Gasen für katalytische Metalle bzw. Metalloxide als gasempfindliche Schichten vorgestellt. Die Implementierung dieser Modelle in Bauelementesimulations- programme eröffnet erstmals die Möglichkeit für die Simulation des gesamten Sensors, d.h. der elektrioschen Funktion des FET und der sensitiven Vorgänge in ihrer Wechsel- wirkung. Es werden Simulationen zur Charakterisierung des Sensorverhaltens vorge- nommen. Anhand von Berechunungsergebnissen mit gasempfindlichen Schichten aus Palladium werden Vergleiche mit Messungen durchgeführt. Der Einfluß des äußeren elektrischen Feldes, der Dotierung, der Schichtgeometrie und der Temperatur auf die Chemosorption an Metalloxidschichten wird durch die Auswertung von Simulations- ergebnissen untersucht.
Die entwickelten Simulationsprogramme werden für die Modellierung und Optimierung des Suspended Gate Feldeffekttransistors (SGFET) eingesetzt.
Aufbauend auf den Erfahrungen mit dem SGFET wird ein neuartiger Gassensor, der Capacitively Controlled Feldeffekttransistor ( CCFET), entwickelt, der ein verbessertes Driftverhalten aufweist. Es werden drei unterschiedliche Bauformen dieses Sensors entwickelt und realisiert: der diskrete, der hybride und der integrierte CCFET. Bei der meßtechnischen Charaketerisierung des CCFET wird seine Reaktion auf einige reduzierende Gase untersucht. Dabei werden katalytische Metalle (PD, PT) bzw. Metalloxide (SnO_2, Ga_2O_3) als sensitive Schichten eingesetzt. Durch den Zusatz von Platin auf der Ga_2O_3-Oberfläche (spill-over-Effekt) wird die Sensitivität des CCFET bei Raumtemperatur ernhöht. Die erzielten Meßergebnisse verdeutlichen die Funktionsfähigkeit des CCFET und charakterisieren seine wichtigsten Sensorparameter.

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