Disputation i elektronik med Mehdi Akbari Saatlu

Disputation: Advanced Nanomaterials for Gas Sensing

Datum: 24 januari 2025 klockan 08:00

Rum: C312 campus Sundsvall och Zoom 

Huvudhandledare: Docent Göran Thungström, Mittuniversitetet

Opponent/opponent: Professor Elisabetta Comini, Universitetet i Brescia, Italien.

Delta via Zoom

Mötes-ID: 644 7560 2556
Lösenord: 384953

Abstrakt 

Denna avhandling utforskar utveckling och prestanda av halvledarmetalloxid (SMOX)-baserade gassensorer framställda med olika metoder, specifikt riktade mot farliga gaser som vätesulfid (H₂S) och i vissa fall metylmerkaptan (CH₃SH). Dessa gaser utgör betydande risker för människors hälsa och miljön, även vid låga koncentrationer. Att utveckla känsliga, tillförlitliga och kostnadseffektiva sensorer är därför avgörande för industriell säkerhet, miljöövervakning och hälso- och sjukvård.

De kompakta SnO₂-skikten som förberetts av USP visade effektiv H₂S-detektering vid en optimal driftstemperatur på 450 °C. Denna metod resulterade i enhetliga, täta skikt med hög kristallinitet och minimala föroreningar, vilket säkerställer ett tillförlitligt sensorsvar. Sensorns selektivitet begränsades dock av närvaron av andra störningsgaser, särskilt i fuktiga miljöer. För att förbättra prestandan inkorporerades ZnO/SnO₂-heterostrukturer, tillverkade genom att kontrollera prekursorförhållanden under USP-processen. Dessa heterostrukturer visade förbättrad känslighet och selektivitet för H₂S jämfört med rent SnO₂.

FSP-metoden producerade framgångsrikt porösa SnO₂-strukturer, som utmärkte sig när det gällde att detektera låga koncentrationer av H₂S och CH₃SH vid en optimal driftstemperatur på 250 °C. Den mycket porösa morfologin ökade ytan, vilket gav en anmärkningsvärd gasrespons ner till 20 ppb och möjliggjorde effektiv gasdiffusion, vilket gjorde den lämplig för att detektera sub-ppb-nivåer av giftiga gaser.

Dessutom användes screentryck för att skapa ZnO/SnO₂ porösa heterostruktursensorer. Sensorn med ett SnO₂/ZnO-förhållande på 3:4 uppnådde en detektionsgräns (LOD) på 140 ppt vid en optimal driftstemperatur på 325 °C, vilket överträffade enkomponentssensorer och demonstrerade effektiviteten av screentrycksmetoden för att producera skalbara, högpresterande gassensorer.

Sammanfattningsvis understryker denna avhandling betydelsen av materialdesign och tillverkningstekniker för att förbättra prestandan hos SMOX-baserade gassensorer. Resultaten visar att användning av porösa strukturer och heterojunction-teknik ger betydande fördelar när det gäller känslighet och selektivitet, vilket gör dessa sensorer väl lämpade för verkliga tillämpningar inom detektering av farliga gaser.

Länk till doktorsavhandlingen i Diva