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1. WO2010084167 - SURFACE IONIZATION GAS DETECTOR HAVING NANO-PEAKS

Note: Text based on automatic Optical Character Recognition processes. Please use the PDF version for legal matters

Ansprüche

1. Oberflächenionisations-Gasdetektor mit einer Ionisationsfläche, über die ein Analysegas leitbar ist, ferner mit mindestens einer Detektiereinrichtung zur Detektierung von Analysegas-Ionen, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Ionisationsfläche mit Nanospitzen versehen ist .

2. Gasdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanospitzen einen Spitzenradius von 1 und 10 nm, vorzugsweise von 3 bis 5 nm, aufweisen.

3. Gasdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanospitzen voneinander zwischen 0,5 und 16 μm, vorzugsweise zwischen 1 bis 8 μm, beabstandet sind.

4. Gasdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanospitzen mit einem Material beschichtet sind, ausgewählt aus MoO3, SnO2, CrTiO3, Pt, Au zur Bildung positiver Ionen bzw. BaO, BaTiO3, CeO zur Bildung negativer Ionen .

5. Gasdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanospitzen eine Länge von 50 bis 800 nm, vorzugsweise 200 bis 400 nm, aufweisen.

6. Gasdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ionisationsfläche eine Nanospitzen-Dichte von 105 bis 106 Nanospitzen/mm2 aufweist.

7. Gasdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektiereinrichtung als Ionen- Mobilitäts-Spektrometer ausgebildet ist.

8. Gasdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dieser zusätzlich einen resistiven Sensor, insbesondere einen Metalloxidsensor (MOX-Sensor) umfasst .

9. Gasdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektiereinrichtung eine der Ionisationsfläche gegenüberliegende elektrisch geladene Gegenelektrode umfasst, welche die Analysegas-Ionen anzieht und ihr Auftreffen detektiert.

10. Verfahren zur Herstellung einer Ionisationsfläche für einen Gasdetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ionisationsfläche mittels eines Elektronenstrahlverfahrens hergestellt wird.

11. Verfahren zur Herstellung einer Ionisationsfläche für einen Gasdetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ionisationsfläche mittels eines elektrochemischen Silizium-Ätzverfahrens herstellt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Seite eines n-dotierten, an eine positive Spannung angeschlossenen Siliziumsubstrats bei gleichzeitiger Beleuchtung der Rückseite geätzt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Ätzvorgang mittels Flusssäure (HF) , vorzugsweise 5%iger Flusssäure, erfolgt.

14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Licht eine Wellenlänge von 400 - 3000 nm aufweist.

15. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Verfahrensschritt mittels eines Silizium- Strukturierungsverfahrens Vertiefungen in die Oberfläche des Siliziumsubstrates geätzt/erzeugt werden.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zweiten Verfahrensschritt eine Nassätzung von Poren mit zur Tiefe abnehmenden Porendurchmessern erfolgt.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass während des zweiten Verfahrensschritts der Ätzstrom reduziert wird, wodurch die Porenradien abnehmen.

18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Porenradius ausgehend von einem r/a-Verhältnis (r: Porenradius, a: Porenabstand) von größer als 0.661 für hexagonale bzw größer als 0.7 für quadratische Porenanordnung reduziert wird, wodurch Spitzen zwischen den Poren ausgebildet werden.

19. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass in einem dritten Verfahrensschritt die Zwischenräume zwischen den Poren durch Oxidations- und/oder Ätzverfahren ausgedünnt werden, wodurch Spitzen zwischen den Poren ausgebildet werden.

20. Verfahren nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mittels Elektronenstrahlverfahren und mittels elektrochemischen Ätzverfahrens gebildeten Oberflächen mit einer Passivierungsschicht und/oder einer darauf aufgebrachten Schicht aus einem Edelmetall oder MOX beschichtet wird. Die Oberflächenbeschichtung beeinflusst die Selektivität und die Oberflächenstruktur die Sensiti- vität der entsprechenden Gas-Response .

21. Verfahren nach Anspruch 10 und 11, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Erzeugung von definierten Startpunkten für das Porenwachstum in Form kleiner Vertiefungen mittels herkömmlicher Ätz- und Strukturierungsverfahren wobei die Vertiefungen auf der Vorderseite eines n-dotierten Si- Substrates in hexagonaler Form mit einem Abstand von 0,1 μm - 50 μm platziert werden und wobei die Rückseite des Si-Substrates hochdotiert ist;

b) Photoelektrochemische Nassätzung mit HF Lösung an der Vorderseite des anodisch gepolten Silizium-Substrates un- ter gleichzeitiger Beleuchtung der hochdotierten Rückseite;

c) Anpassung der Beleuchtungsstärke, so dass der Porenradius lμm - 5 μm beträgt,

d) Weiterätzen unter Reduzierung des Ätzstroms bzw. der Beleuchtungsstärke und damit einer homogenen Reduzierung des Porenradiuses bis zu Radius O;

e) Weiteres Ausdünnen der Spitzen durch thermische Oxida-tion der Probe bei einer Temperatur größer 5000C an athmosphärischer Luft und anschließendem Entfernen des thermischen Oxides durch ein Bad in HF Lösung.