Thin film technology for chemical sensors

Julkaisun otsikon käännös: Ohutkalvoteknologian käyttö kemiallisissa antureissa

Antti J. Niskanen

    Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

    Abstrakti

    Mikrovalmistus- ja ohutkalvoteknologioita hyödynnettiin pienikokoisten kemiallisten anturien valmistuksessa. Työssä kehitettiin kahdenlaisia antureita: kuumien elektronien aiheuttamaan elektrokemiluminesenssiin perustuvia antureita, sekä atomikerroskasvatuksella (ALD:llä) valmistettua tinadioksidiohutkalvoa käyttävä mikrovalmistettu kaasuanturi. Kuumien elektronien aiheuttamaan elektrokemiluminesenssiin perustuvassa anturissa on samalle sirulle integroitu sekä ohuella eristekalvolla päällystetty työelektrodi, että platinaohutkalvosta valmistettu vastaelektrodi. Sirulle on myös valmistettu kahdenlaisia rakenteita nesteen käsittelyä varten: polydimetyylisiloksaanista (PDMS:stä) valmistettuja suljettuja nestekammioita, sekä hydrofobisia rakenteita sirun pinnalla. Useita materiaaleja kokeiltiin työelektrodeissa, tavoitteena löytää elektrokemiluminesenssin kannalta tehokkain elektrodirakenne. Näitä materiaaleja käytettiin integroiduissa elektrodisiruissa, joita valmistettiin sekä pii- että lasikiekoille. Useita eri elektrodigeometrioita testattiin erilaisten nesteenkäsittelyrakenteiden kanssa, ja parhailla geometrioilla saavutettiin alle nanomolaarisia herkkyyksiä. Muovisille alustoille valmistetuista komponenteista esitetään myös alustavia tuloksia. Yhteenveto-osassa esitetään uusimpia, vielä julkaisemattomia tuloksia PDMS:stä valmistetun nestekammion pinnan palauttamisesta hydrofiiliseksi. PDMS:n pinta palautuu luonnostaan hydrofobiseksi, mikä estää kammion täyttymisen pelkällä kapillaarivoimalla. Tässä esitetyllä plasmakäsittelyllä PDMS-kammion saa täyttymään pelkällä kapillaarivoimalla myös pitkän säilytyksen jälkeen. Kaasuanturikomponentti on mikrolämpölevytyyppinen, ja siinä käytetään tinadioksidia kaasuherkkänä materiaalina. Tinadioksidi on valmistettu atomikerroskasvatuksella ensimmäistä kertaa tämäntyyppisessä anturissa. Tämän mahdollistamiseksi komponentin valmistusprosessissa tarvittiin useita erikoisia ratkaisuja. Lisäksi, mikrolämpölevyssä käytettiin poikkeuksellisia materiaaleja ja menetelmiä mahdollistamaan nopea valmistus käytettävissä olevilla laitteilla. Valmiilla komponenteilla mitattiin nopeita vasteaikoja eri kaasuille, täydellistä palautumista altistuksen jälkeen, sekä vakaita ominaisuuksia lyhyellä aikavälillä. Tämä osoittaa ALD-menetelmän sopivuuden kaasuanturikäytössä.
    Julkaisun otsikon käännösOhutkalvoteknologian käyttö kemiallisissa antureissa
    AlkuperäiskieliEnglanti
    PätevyysTohtorintutkinto
    Myöntävä instituutio
    • Aalto-yliopisto
    Valvoja/neuvonantaja
    • Kuivalainen, Pekka, Vastuuprofessori
    • Franssila, Sami, Ohjaaja
    Kustantaja
    Painoksen ISBN978-952-60-4450-7
    Sähköinen ISBN978-952-60-4451-4
    TilaJulkaistu - 2011
    OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

    Tutkimusalat

    • ultraohuet eristekalvot
    • elektrokemiluminesenssi
    • mikrovalmistettu kaasuanturi
    • atomikerroskasvatus

    Sormenjälki

    Sukella tutkimusaiheisiin 'Ohutkalvoteknologian käyttö kemiallisissa antureissa'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

    Siteeraa tätä