1 Überblick über die Sensorik

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420 8.1 Übersicht und Funktionsprinzipien 8.1.6 Grundlagen der molekularen Erkennung in Gassensoren 421
Bild 8.1.6-6:
Schichtdickenabhängige Flächenleitfähigkeit σ n von dünnen Bleiphthalocynanin
(PbPc)-Filmen vor und nach der Wechselwirkung mit O 2 bzw. NO 2 [8.11 und12].
Korngrenzensensoren
In mikrokristallinen Bereichen (Clustern) lassen sich gezielt elektronische Eigenschaften
einstellen, die zwischen denen der individuellen Atome und Moleküle und denen
von Festkörpern liegen (Bild 8.1.6-7).
Bild 8.1.6-5:
Volumenleitfähigkeit von verschiedenen TiO 2 -Sensormaterialien als Funktion des
Sauerstoffpartialdrucks [8.19].
Die Separation der Einflüsse von Volumen- und Oberflächendefekten ist möglich, wenn
schichtdickenabhängig Leitfähigkeiten erfaßt werden. Ein typisches Beispiel zeigt
Bild 8.1.6-6. Die veränderte Steigung läßt sich bei höheren Temperaturen um 470 K reversibel
über den Sauerstoffpartialdruck einstellen, während der veränderte Achsenabschnitt
bei tieferen Temperaturen um 300 K zum selektiven Nachweis von NO 2 bis in
den ppb-Bereich hinunter ausgenutzt werden kann.
Bild 8.1.6-7:
Anorganische Cluster (mikrokristalline Bereiche; hier: kleine Pt-Teilchen) mit spezifischen
Oberflächen.
Bei Clustern ist das Oberflächen/Volumenverhältnis sehr groß (s. Abschnitt 8.5), so daß
damit besonders oberflächenempfindliche Sensoren aufgebaut werden konnen. Elektronische
Gesamtleitfähigkeiten sind bestimmt durch statistische Perkolationspfade
(vgl. Bild 8.5-2 und Band 5, Abschnitt "Lineare und nichtlineare Widerstände")) über die
verschiedenen, sich berührenden Körner mit einem Engpaß der Leitfähigkeit zwischen
zwei Körnern, an denen analog zu den oben diskutierten Bandverbiegungseffekten
symmetrische Bandverbiegungen auftreten, die den Durchtritt durch die Grenzfläche au-