Сенсори на акустичних хвилях на основі наноструктурованого оксиду цинку

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorУльянова, Вероніка Олександрівна
dc.contributor.degreedepartmentмікроелектронікиuk
dc.contributor.degreefacultyелектронікиuk
dc.contributor.degreegrantorНаціональний технічний університет України "Київський політехнічний інститут"uk
dc.date.accessioned2016-06-09T06:55:03Z
dc.date.available2016-06-09T06:55:03Z
dc.date.issued2016
dc.description.abstractenThe dissertation is devoted to the development of physical and technological bases of design and study of the sensitivity of the acoustic wave sensors based on nanostructured zinc oxide. The simulation of the piezoelectric properties of nanostructured ZnO layer was carried out in the multilayered structure by the solving of electrostatics equation by the finite element method. It was shown that the simultaneous increase in the length, the distance between rods and the diameter reduction of nanostructured ZnO in the shape of nanorods had increased the energy-conversion efficiency and reduced the thickness of the active layer as compared with polycrystalline ZnO. The sensitivity of the sensors based on thin-film bulk resonators and surface acoustic wave sensors in the structure of delay line with nanostructured layers with different morphologies, sensitive to the mass and electrical load, were analyzed. It was confirmed a significant improvement in the mass sensor sensitivity of both types of sensors resulting from the application of nanostructured layer due to the increasing of the sensitive element’s surface area. The relationships between the parameters of synthesis (such as solution components, concentration, process time, temperature and post-growth treatment) and structural properties of nanostructured ZnO and Al-doped ZnO in the shape of nanorods on conductive, single-crystal and amorphous substrates were established. The synthesis technology of nanostructured ZnO was improved on the basis of the defined mechanisms. Stability and repeatability of the material formation at the certain process parameters were achieved, in particular on singlecrystal piezoelectric substrates of 128°YX – LiNbO3 and metal films, that allowed the formation of sensing elements on the top electrode of thin-film bulk resonators and surface acoustic wave sensor substrate between the interdigital transducers. The possibility of the application of the improved low-temperature synthesis technology of nanostructured ZnO in combination with conventional microelectronic technology for electronic devices manufacturing, in particular multilayer structures for energy conversion and harvesting and sensitive areas for acoustic wave sensors, including the sensing elements modified with other materials for gas analyzers, was shown. The high-sensitive prototypes of UV radiation sensors based on SAW resonator on the substrate of 128°YX–LiNbO3 with apodized interdigital transducers and reversing multistrip coupler and the sensitive layer based on nanostructured ZnO and ZnO:Al were developed and investigated. The major, as compared with existing sensors, frequency shift of 138±1,9 kHz at a lower radiation power of 46 mW/cm2 with a wavelength of 365±3 nm for the SAW sensor with nanostructured ZnO sensing layer was obtained by the method for measuring of resonator frequency shift. The frequency shift of 110±2,1 kHz at the same parameters of radiation was obtained for the SAW sensor with nanostructured ZnO:Al sensing layer. A method of reducing the recovery time of the sensors based on nanostructured ZnO and ZnO:Al up to 45 s after UV exposure by application of the gas discharge plasma on sensor surface was introduced to provide the fast discharge. The method avoids the sample heating and the defects formation. The results of the research were applied during implementation of the research and development activities including international co-operation of Research Institute of Applied Electronics, National Technical University of Ukraine “Kyiv Polytechnic Institute”.uk
dc.description.abstractruДиссертация посвящена разработке физико-технологических основ создания и исследованию чувствительности сенсоров на акустических волнах на основе наноструктурированного оксида цинка. Проведено моделирование пьезоэлектрических свойств наноструктури- рованного слоя ZnO и показана возможность повышения эффективности преобразования энергии и уменьшения толщины активного слоя по сравнению с поликристаллическим. Проведен анализ чувствительности сенсоров на ОАВ и ПАВ с наноструктурированным слоем различной морфологии и подтверждено значительное улучшение чувствительности сенсоров к массовой нагрузке в результате использования наноструктурированного слоя за счет увеличения площади поверхности чувствительного элемента. Установлены закономерности между параметрами синтеза и структурными свойствами ZnO в форме наностержней на подложках разных типов, что позволило усовершенствовать технологию синтеза, достигнуть стабильности и повторяемости результатов формирования материала. Продемонстрирована возможность применения технологии низкотемпературного синтеза наноструктурированного ZnO в сочетании с классическими микроэлектронными технологиями для изготовления устройств электроники. Разработаны и исследованы высокочувствительные макетные образцы сенсоров УФ излучения на основе резонатора на ПАВ на подложке 128°YX–LiNbO3 с аподизоваными ВШП и RMSC и чувствительным слоем на основе наноструктурированного ZnO и ZnO:Al. С помощью метода измерения по сдвигу частоты резонатора достигнут больший по сравнению с существующими аналогами сдвиг частоты (138±1,9 кГц) при меньшей интенсивности излучения (46 мкВт/см2) с длиной волны 365±3 нм. Предложен метод уменьшения до 45 с времени восстановления сенсора на основе наноструктурированного ZnO и ZnO:Al путем обработки плазмой газового разряда поверхности сенсора.uk
dc.description.abstractukДисертація присвячена розробленню фізико-технологічних засад створення та дослідженню чутливості сенсорів на акустичних хвилях на основі наноструктурованого оксиду цинку. Проведено моделювання п’єзоелектричних властивостей наноструктурованого шару ZnO та показано можливість підвищення ефективності перетворення енергії та зменшення товщини активного шару у порівнянні з полікристалічним. Проведено аналіз чутливості сенсорів на ОАХ та ПАХ з наноструктурованим шаром різноманітної морфології та підтверджено значне покращення чутливості сенсорів до масового навантаження як результат використання наноструктурованого шару за рахунок збільшення площі поверхні чутливого елемента. Встановлено закономірності між параметрами синтезу та структурними властивостями ZnO у формі нанострижнів на підкладках різних типів, що дозволило удосконалити технологію синтезу, досягнути стабільності та повторюваності результатів формування матеріалу. Продемонстровано можливість застосування технології низькотемпературного синтезу наноструктурованого ZnO у поєднанні з класичними мікроелектронними технологіями для виготовлення пристроїв електроніки. Розроблено та досліджено високочутливі макетні зразки сенсорів УФ випромінювання на основі резонатора на ПАХ на підкладці 128°YX – LiNbO3 з аподизованими ЗШП та RMSC і чутливим шаром на основі наноструктурованого ZnO та ZnO:Al. За допомогою методу вимірювання за зсувом частоти резонатора досягнуто більший у порівнянні з існуючими аналогами зсув частоти (138±1,9 кГц) при меншій інтенсивності випромінювання (46 мкВт/см2) з довжиною хвилі 365±3 нм. Запропоновано метод зменшення до 45 с часу відновлення сенсора на основі наноструктурованого ZnO та ZnO:Al шляхом обробки плазмою газового розряду поверхні сенсора.uk
dc.format.page23 с.uk
dc.identifier.citationУльянова В. О. Сенсори на акустичних хвилях на основі наноструктурованого оксиду цинку : автореф. дис. ... канд. техн. наук. : 05.27.01 – твердотільна електроніка / Вероніка Олександрівна Ульянова. - Київ, 2016. - 23 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/16285
dc.language.isoukuk
dc.publisherНТУУ "КПІ"uk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.status.pubpublisheduk
dc.subjectнаноструктурований оксид цинкуuk
dc.subjectсенсори на акустичних хвиляхuk
dc.subjectмасова чутливістьuk
dc.subjectтехнологія низькотемпературного синтезуuk
dc.subjectсенсори ультрафіолетового випромінюванняuk
dc.subjectнаноструктурированный оксид цинкаru
dc.subjectсенсоры на акустических волнахru
dc.subjectмассовая чувствительностьru
dc.subjectтехнология низкотемпературного синтезаru
dc.subjectсенсоры ультрафиолетового излученияru
dc.subjectNanostructured zinc oxideen
dc.subjectacoustic wave sensorsen
dc.subjectmass sensitivityen
dc.subjectlow-temperature synthesis technologyen
dc.subjectUV sensorsen
dc.subject.udc621.38-022.532:534.18(043.3)uk
dc.subject.udc621.3.049.77:534.18(043.3)
dc.titleСенсори на акустичних хвилях на основі наноструктурованого оксиду цинкуuk
dc.typeThesisuk
thesis.degree.levelcandidateuk
thesis.degree.nameкандидат технічних наукuk
thesis.degree.speciality05.27.01 – твердотільна електронікаuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Ulianova_aref.pdf
Розмір:
3.74 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
7.71 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Автореферати (МЕ)
Автореферати (вільний доступ)