Neuartige CO2 Widerstandssensoren die auf der Austrittsarbeitskopplung des Rezeptor-Transducer Systems und der Kompensierung der Bandverbiegung beruhen, die durch Änderung der Elektronenaffinität verursacht wird

• Antragsteller: Professor Dr. Udo Weimar
• Fachliche Zuordnung: Analytische Chemie
• Förderung: Förderung von 2007 bis 2011
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 53449197

Das Projekt zielt darauf hin, eine neue Methode zur CO2 -Detektion aufzuzeigen, für die eine Kombination von Rezeptor- und Transducermaterialien aus Metalloxidhalbleitern verwendet werden. Unser Hauptziel ist die durch CO2-Adsorption verursachte Austrittsarbeitsänderung eines Rezeptors in eine messbare Leitfähigkeitsänderung einer elektrisch verbundenen Transducerschicht umzusetzen. Dies ist der entscheidende Punkt, da eine Widerstandsmessung problemlos möglich ist. Die Adsorption von CO2, einem inerten Gasmolekül, kann an basischen Adsorptionsplätzen von bestimmten Metalloxidoberflächen (Rezeptoren) stattfinden und in einigen Fällen (bei der Verschiebung der elektrischen Ladung zwischen Oberfläche und CO2-Molekül) Änderungen in der Elektronenaffinität Δχ¬¬ verursachen. Solche Effekte sind schwierig zu überwachen, weil die Änderungen, die durch lokalisierte Chemisorptionsprozesse verursacht werden, die Konzentration der freien Ladungsträger und damit den elektrischen Widerstand nicht beeinflussen; um solche Effekte zu erkennen sind Austrittsarbeitsmessungen nötig. Wir planen das Rezeptormaterial mit einem anderen Material (Transducer) – das eine geringe oder keine Reaktivität gegenüber CO2 hat - elektrisch zu verbinden und es auf diese Weise zu ermöglichen, die – durch die CO2 Adsorption hervorgerufene – Änderung der Austrittsarbeit des Rezeptors in eine Widerstandsänderung des Transducers umzusetzen. Das soll durch die Steuerung der elektrischen Eigenschaften des Transducers erreicht werden, indem dessen Fermi-Niveau durch das Fermi-Niveau des Rezeptors kontrolliert wird (Kopplung von Fermi-Niveau des Rezeptors und des Transducers).

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen