Selective thin-coat gas sensor with high sensitivity and stability to detect and measure gaseous organic pollutants in the air on the basis of tungsten semi-conductor oxide, and method of producing the same

Abstract

Abstract Translated from German Die Erfindung bezieht sich auf einen selektiven Dünnschicht-Gassensor hoher Empfindlichkeit und Stabilität zum Nachweis und zur Messung von gasförmigen Kohlenwasserstoff-Verunreinigungen in der Luft auf der Basis von Wolframoxid-Halbleitern auf Substraten aus Quarzglas, oxidiertem Silizium oder Keramik, bei dem der elektrische Widerstand der Wolframoxidschicht in Abhängigkeit von der Art und Konzentration des zu detektierenden Gases gemessen wird, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung desselben. Dabei besteht der Wolframoxidhalbleiter aus einer gesputterten WO 3-δ -Dünnschicht (7), wobei δ < 0,2 ist. Vorzugsweise wird die W0 3 - δ -Dünnschicht (7) durch ein Edelmetall (8), insbesondere aus Platin bestehend, aktiviert und als Substrat (1, 2) ein oxidierter Siliziumkörper verwendet, der an seiner, der Sensordünnschicht (7, 8) abgewandten Oberfläche eine bis zur Entartung hochdotierte Oberflächenzone (3) aufweist, die zur direkten Beheizung mit Metallkontakten (5, 6) versehen ist (Figur 1). Die WO 3-δ -Dünnschicht (7) wird hergestellt durch reaktives HF-Sputtern von einem metallischen Wolframtarget in einer aus Argon bestehenden Sputteratmosphäre mit einem Sauerstoffgehalt von 3 % (Gesamtdruck 1.2. . 10 -3 mbar). The invention relates to a selective thin-film gas sensor of high sensitivity and stability for the detection and measurement of gaseous hydrocarbon impurities in the air based on tungsten oxide semiconductors on substrates made of quartz glass, oxidized silicon or ceramic, in which the electrical resistance of the Tungsten oxide layer is measured depending on the type and concentration of the gas to be detected, and on a method for producing the same. The tungsten oxide semiconductor consists of a sputtered WO 3-δ thin layer (7), where δ <0.2. The W0 3 - δ thin layer (7) is preferably activated by a noble metal (8), in particular made of platinum, and an oxidized silicon body is used as the substrate (1, 2), which is turned away from the sensor thin layer (7, 8) Surface has a highly doped surface zone (3) up to degeneration, which is provided with metal contacts (5, 6) for direct heating (FIG. 1). The WO 3-δ thin film (7) is produced by reactive HF sputtering from a metallic tungsten target in a sputtering atmosphere consisting of argon with an oxygen content of 3% (total pressure 1.2. 10 -3 mbar).

Inventors

• 👤 Ludwig Dr. Treitinger
• 👤 Helmut Voit

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