De aërosol-bijgewoonde CVD van ZnCl2 opgelost in ethanol leidt tot de vorming van grijsachtig uniforme en aanhangend films op kale silicium wafers (relatief gemakkelijk abraded mechanisch). Karakterisering van de films met behulp van scanning elektronen microscopie (SEM) boven 8.000 X vergroting weergegeven quasi-uitgelijnde zeshoekige gevormde ZnO staafjes met een lengte van ∼1, 600 en diameters van ∼380 nm (figuur 2). Grote fouten in de set-punt temperatuur of de aanwezigheid van temperatuurgradiënten langs het substraat tijdens de CVD kunnen leiden tot de afzetting van andere ZnO morphologies ()figuur 3) of films met niet-uniforme structuren. Daarnaast kunnen ongelijke of niet-aanhanger coatings gedeeltelijk worden gerelateerd aan slechte/nacht temperatuurregeling onjuiste aanpassing van de stroom en/of het gebruik van een andere vervoerder oplosmiddel dan die opgegeven in dit protocol.
Röntgendiffractie (XRD) analyse van de staafjes blijkt diffractie patronen die zijn gekoppeld aan een zeshoekig ZnO-fase (P63mc ruimtegroep, een 3.2490 Å, b = 3.2490 = Å, en c = 5.2050 Å; ICCD Card No. 5-0664). Deze patronen weergeven een hoge intensiteit diffractie piek bij 34.34° 2θ, overeenkomt met het (002) vliegtuig van de zeshoekige ZnO-fase, samen met de andere zeven lage intensiteit diffractie pieken bij 31.75 36,25, 47.54, 56.55, 62.87, 67.92, en 72,61 ° 2θ, overeenkomt met de (100) (101) (102) (110) (103) (201) en (004) vliegtuigen van de zeshoekige ZnO fase, respectievelijk. Karakterisering van de stangen door high-resolution transmissie-elektronenmicroscopie (TEM) toont gemarkeerd vlakke afstand (0.26 nm) consistent is met het interne netwerk van het (002) vlak (d = 0.26025 nm) van de zeshoekige ZnO fase geïdentificeerd door XRD. Energie-dispersive X-ray (EDX) spectroscopie toont de aanwezigheid van Zn met relatief lage chloor besmetting (gevonden voor Cl:Zn 0,05 at.%).
De schatting van de optische bandgap van de stangen door middel van metingen van het diffuse reflectie van films geeft een optische bandgap van 3.2 eV, consistent met de waarden van de literatuur voor ZnO10. De analyse van de films met behulp van X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) wordt gekenmerkt door Zn 2p1/2 en Zn 2 p3/2 core niveau pieken spectra op 1,045 en 1,022 eV, respectievelijk, consistente met die eerder waargenomen voor ZnO11,12.
Het gebruik van dit protocol op silicium gebaseerde micromachined platformen bestemd voor gas sensing leiden tot de directe integratie van in kolomvorm ZnO staven beperkt op de sensing-actief gebied (400 x 400 µm2), die wordt gedefinieerd door een schaduwmasker. De elektrische weerstand van de films is in de orde van kΩ (∼ 100 kΩ) gemeten bij kamertemperatuur met behulp van de interdigitated elektroden geïntegreerd in de micromachined silicium gebaseerde platforms. Figuur 4 weergegeven de figuur van een array van vier micromachined gas sensoren op basis van aërosol-bijgewoonde CVD staven. De kenmerken en de productie-procédé voor de micromachined platformen geweest beschreven eerder13. Deze microsystems zijn gevoelig voor relatieve lage concentraties van koolmonoxide, met de maximale antwoorden opgenomen (met behulp van een continu gas flow test kamer13) wanneer de sensoren werden bediend, 360 ° C met behulp van de resistieve microheaters geïntegreerd in het systeem (figuur 5).

Figuur 1: Schematische weergave van het aërosol-bijgewoonde CVD systeem.

Figuur 2: Top (A) en transversale (B) SEM beelden van de staven van de ZnO gestort via Aerosol-bijgewoonde CVD. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figuur 3: Transversale SEM beelden van ZnO gestort via Aerosol-bijgewoonde CVD op 300 (A), 400 (B), (C) 500 en 600 ° C (D). Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figuur 4: Silicium gebaseerde Micromachined Platform met 4 Microsensors gemonteerd op een TO8-pakket (A), en gedetailleerde weergave van een Microsensor (B) en de ZnO staven gestort aan de rand van een elektrode (C). Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figuur 5 : Elektrische weerstand wijzigingen van de ZnO staven naar verschillende concentraties (25, 20, 10 en 5 ppm) koolmonoxide. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.