Kohlenwasserstoffsensoren auf der Basis von Grenzschichteffekten zwischen halbleitenden Dünnschichten

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Die Impedanz von zeolithbeschichteten Kondensatoren aus Kammelektroden, an deren Oberfläche Chromoxid (Cr2O3) sitzt, reagiert empfindlich auf Kohlenwasserstoffe. Dieser Sensoreffekt basiert bekanntermaßen auf Vorgängen an der Grenzschicht zwischen dem ionenleitenden Zeolith und dem halbleitenden Cr2O3. Dies legt die Vermutung nahe, dass sich analoge Sensoren aufbauen lassen, bei denen der Zeolith durch eine Halbleiterdünnschicht großer Oberfläche ersetzt wurde. Damit ließen sich alle Vorteile der Dünnschichttechnik nutzen, um neuartige Kohlenwasserstoffsensoren herzustellen, die von großem Interesse für die Prozesssteuerung bei Verbrennungsvorgängen wären. Derartige Sensoren wären reproduzierbarer, langzeitstabiler, kleiner und leichter zu selektiven Sensorgruppen integrierbar als alle verfügbaren Alternativen.Das vorliegende Projekt hat den theoretischen und technologischen Nachweis dieser Vermutung zum Ziel. Der bei zeolithbeschichteten Sensoren auftretende Sensoreffekt soll an Demonstratoren mit zwei halbleitenden Dünnschichten in Kontakt zueinander nachgewiesen und durch Ausnutzen der dabei entstehenden Entwurfsfreiheitsgrade (Elektrodengeometrie, Materialkombinationen) selektiver gemacht werden. Methodisch wird dieser experimentell-prozesstechnische Teil begleitet durch die Entwicklung eines analytischen Modells des neuartigen Sensors. Auf dieser Grundlage soll untersucht werden, welchen Einfluss die einzelnen Entwurfsfreiheitsgrade haben und mit welchen Signalmerkmalen sich die Sensoreigenschaften gegenüber dem Stand der Technik verbessern lassen.