DSpace at VNU: Chế tạo cảm biến ôxy trên cơ sở vật liệu Perovskite SrTi1-x FexO3-∂ kích thước nanô mét
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (294.53 KB, 13 trang )
Đại học Quốc gia Hà Nội
Trƣờng Đại học Công Nghệ
2006
Luân văn ThS.
Chế tạo cảm biến ôxy trên cơ sở vật liệu Perovskite SrTi1-x FexO3-∂ kích
thƣớc nanô mét
Nguyễn Sỹ Hiếu
MỞ ĐẦU
Oxy là một nguyên tố hóa học vô cùng cần thiết để duy trì sự sống của động vật và thực
vật. Vì vậy, ngay từ thời xa xưa, việc phát hiện nồng độ oxy đã là một nhu cầu cấp thiết. Ban
đầu, để phát hiện nồng độ oxy, người ta đã sử dụng tàn đóm. Việc duy trì sự cháy của nó cho biết
nồng độ oxy có đủ để duy trì sự sống hay không. Tuy nhiên, việc sử dụng tàn đóm là rất nguy
hiểm trong các môi trường có nồng độ khí cháy nổ cao. Mặc khác, nó không thể phát hiện được
sự có mặt của các khí độc có trong môi trường. Do vậy người ta đã sử dụng chim để thay thế tàn
đóm. Việc dùng chim để kiểm tra chất lượng môi trường khí đã được thực hiện trong thời gian
dài từ thời cổ đại đến tận những năm đầu của thế kỷ 20, cho đến khi nó được thay thế bởi các
loại cảm biến khí [1].
Không những quan trọng trong việc duy trì sự sống. Oxy còn đóng vai trò quan trọng
trong nhiều ngành công nghiệp hiện đại. Có rất nhiều ngành công nghiệp trong đó việc kiểm soát
nồng độ oxy đóng một vai trò rất quan trọng. Chẳng hạn như trong công nghệ luyện thép, để tạo
được những loại thép có chất lượng tốt thì việc sử dụng oxy sạch có chất lượng cao là rất cần
thiết [2]. Trong công nghệ thực phẩm, việc khống chế oxy ở mức nồng độ thấp (có thể đến cỡ
ppm) là thiết yếu trong việc bảo quản thực phẩm [3]. Trong các ứng dụng vận chuyển khí bằng
đường ống. Loại bỏ oxy giúp tránh được các phản ứng tạo axit không mong muốn trong đường
ống, và do đó, tránh được hiện tượng ăn mòn làm hỏng đường ống v.v....
Trong số các loại cảm biến oxy được sử dụng hiện nay, Các cảm biến oxy kiểu điện hóa
trên cơ sở vật liệu điện ly rắn đang được sử dụng nhiều nhất với mục đích chủ yếu là để kiểm tra
nồng độ oxy trong các môi trường đốt. Loại cảm biến này có ưu điểm là độ bền và độ chính xác
cao, tuy nhiên nhược điểm của chúng là chỉ có thể phát hiện oxy trên một dải nồng độ hẹp, mặt
khác việc chế tạo chúng khó khăn hơn, cấu trúc phức tạp hơn và giá thành cao hơn khi so sánh
với các cảm biến oxy kiểu điện trở.
Hiện tại, các nhà khoa học vẫn đang nỗ lực tìm kiếm các loại vật liệu phù hợp cho các
ứng dụng làm cảm biến oxy kiểu điện trở. Các vật liệu đã được nghiên cứu bao gồm các loại oxit
hai thành phần như TiO2, CeO2, SnO2, ZnO, Ga2O3, Nb2O3 v.v… [4] và gần đây là các vật liệu
oxit ABO3 có cấu trúc perovskite [5]. Trong số đó vật liệu TiO2 được nghiên cứu nhiều nhất. Tuy
nhiên, các vật liệu oxit bán dẫn trên có một nhược điểm chung là có sự thay đổi điện trở khi nhiệt
độ hoạt động thay đổi. Nhược điểm này gây ảnh hưởng nghiêm trọng lên độ chính xác của kết
quả đo nhất là trong các ứng dụng phát hiện oxy trong các môi trường đốt, nơi mà nhiệt độ có sự
thay đổi lớn từ vài chục đến vài trăm độ C.
Có nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để tìm ra loại vật liệu nhạy oxy không phụ thuộc
vào nhiệt độ. Trong số các vật liệu có độ dẫn ít phụ thuộc nhiệt độ được tìm thấy, họ vật liệu
SrTi1-xFexO3- đang được coi là có triển vọng nhất, mở ra khả năng chế tạo các cảm biến điện trở
thay thế cho các cảm biến điện hóa [6]. Vì lý do đó, luận văn đã được thực hiện để tìm hiểu khả
năng chế tạo và ứng dụng vật liệu SrTi1-xFexO3- làm cảm biến oxy.
CHƢƠNG 1
VẬT LIỆU PEROVSKITE
Khoáng chất Perovskite được phát hiện và đặt tên bởi Gustav Rose vào năm 1839 từ các
mẫu được tìm thấy ở vùng núi Ural. Thuật ngữ Perovskite được gọi theo tên của một nhà khoáng
vật học người Nga, Lev Aleksevich Perovski. Hợp chất ban đầu được tìm thấy là Canxi titan
ôxít (CaTiO3). Tên này sau đó được sử dụng để mô tả một nhóm các ôxít có cấu trúc tương tự có
công thức chung là ABO3 và thậm chí trong một số trường hợp, các hợp chất không phải là ôxit
nhưng có cấu trúc tương tự cũng được gọi là Perovskite. Ngày nay, người ta đã phát hiện ra rất
nhiều các tính chất quí báu của vật liệu này trên nhiều lĩnh vực ứng dụng khác nhau như: các tính
chất quang ((Pb, La)(Zr, Ti)O3, YalO3, LiNbO3, KnbO3); tính chất sắt điện, áp điện (BaTiO3,
Pb(Zr,Ti)O3, Pb(Mg,Nb)O3); tính chất từ (GdFeO3, LaMnO3); tính chất điện môi (BaTiO3,
BaZrO3), tính chất dẫn ion ((La,Sr)(Ga,Mg)O3-); tính chất dẫn proton (BaCeO3, SrCeO3,
SrZrO3, (La,Sr)MnO3-); tính chất siêu dẫn (Ba(Pb,Bi)O3); tính chất xúc tác (LaFeO3,
La(Ce,Co)O3).v.v… Do cấu trúc đặc biệt nên các tính chất của vật liệu có thể điều khiển được
trong quá trình chế tạo, đây là lý do để các vật liệu này được xếp vào nhóm các vật liệu chức
năng. Một trong các ứng dụng thu hút sự chú ý của họ vật liệu này trong thời gian gần đây là sử
dụng làm vật liệu nhạy khí trong các cảm biến chất rắn kiểu điện trở dựa trên khả năng dẫn ôxy
cũng như hoạt tính xúc tác bề mặt rất tốt của chúng [7].
1.1. Cấu trúc perovskite [7]
Để tìm hiểu về một loại vật liệu nào đó, trước tiên chúng ta cần xem xét cấu trúc tinh thể
của nó. Cấu trúc perovskite lý tưởng ABO3 được mô tả trên hình 1.1. Trong cấu trúc perovskite
lý tưởng, ô mạng đơn vị đặc trưng cho cấu trúc là một hình lập phương có các tham số mạmg a =
b = c và = = = 90o. Vị trí 8 đỉnh của hình lập phương là vị trí của cation A thường được gọi
là „vị trí A‟, tâm của 6 mặt hình lập phương là vị trí của „ion ligand‟ thường là vị trí của anion
oxy và tâm của hình lập phương là vị trí của cation B thường được gọi là „vị trí B‟. Như vậy
xung quanh cation B có 8 cation A và 6 anion oxy, và quanh cation A có 8 amion oxy phối vị.
Đặc trưng tinh thể quan trọng
của các hợp chất có cấu trúc này là sự
tồn tại các hình bát diện BO6 nội tiếp
trong ô mạng đơn vị với 6 ion ligand
(thường là ion O-2) tại đỉnh của bát diện
và một cation B tại tâm của bát diện.
Cách mô tả này cho chúng ta thấy góc
liên kết B-O-B =180o và độ dài liên
kết B-O giữa cation B và ion ligand
bằng nhau, điều này cho phép chúng ta
hình dung một cách tường minh hơn
khi có sự biến dạng của cấu trúc
perovskite (khi cấu trúc tinh thể không
còn là lập phương, độ dài liên kết B-O
theo các trục sẽ không bằng nhau và
góc liên kết B-O-B có thể sẽ khác 180o
(hình 1.2).
Hình 1.1. Ô đơn vị của cấu trúc perovskite
(ABO3) lý tưởng (a) và ô đơn vị khi xét đến các
bát diện oxy trên trục c (b).
Hình 1.2. Sự biến dạng của cấu trúc
perovskite khi góc liên kết B-O-B khác
180o
.
1.2. Thừa số dung hạn [7]
Một trong những tham số để xác định mức độ méo mạng trong các hợp chất có cấu trúc
Perovskite là thừa số dung hạn. Trong cấu trúc Perovskite lý tưởng, nếu đặt rA, rB, rO tương ứng
là bán kính của các cation A, B, và O, tỷ lệ giữa rA+rO và 21/2(rB+rO) có thể là đơn vị nếu các
hình cầu tiếp xúc với nhau hoàn toàn. Trên thực tế tỷ lệ này thường nhỏ hơn đơn vị. Như vậy,
thừa số dung hạn được định nghĩa cho trường hợp chung như sau:
tf
rA rO
2 (rB rO )
1/ 2
(1.1)
Trong trường hợp chung của cấu trúc Perovskite, thừa số dung hạn nằm trong khoảng
0.75
xung quanh của 12 (12, 8+4, 6+6) và 6 anion phối trí. Điều này có thể đưa ra một giới hạn thấp
hơn cho bán kính cation. Lấy ví dụ trong các ôxit, các giới hạn là rA>0.09nm và rB>0.051 nm.
Nếu 0.75
đối xứng mặt thoi. Sự méo mạng này của các bát diện cần được phân biệt với sự méo mạng gây
ra như kết quả của trật tự spin. Cấu trúc Perovskite lý tưởng có thể được tìm thấy trong các pha ở
nhiệt độ cao hoặc trong các hợp chất với liên kết ion A-O nhiều hơn.
1.3. Tính chất dẫn điện [7]
Tính điện môi hay tính dẫn điện của một vật liệu được xác định bằng cấu trúc điện tử hay
cấu trúc vùng của nó. Rõ ràng là sự chồng phủ của các vùng năng lượng có vai trò then chốt
trong việc cải thiện tính chất dẫn. Làm thế nào để điều khiển mức độ chồng phủ vùng là một vấn
đề lý thuyết và thực nghiệm quan trọng khi chế tạo các vật liệu mới. Từ quan điểm thực nghiệm,
chúng ta thấy rằng sự “méo” của các vị trí nguyên tử có thể làm tăng lên hoặc thay đổi hằng số
mạng và và kiểu của ô Bravais, từ đó dẫn đến hiện tượng tách các mức năng lượng và thay đổi
cấu trúc của các vùng năng lượng. Có hai phương pháp chủ yếu để tạo ra tình trạng này là: (a)
làm mất tính tương xứng và (b) làm thay đổi số chiều. Quá trình làm mất tính tương xứng có thể
hiểu là khi một cation Mn+ tương tác với các nguyên tử lân cận của nó để chuyển dời một điện tử,
tạo thành một cation với trạng thái hoá trị M(n-1)+. Khi đó, trong mạng sẽ tồn tại hai cation có
trạng thái hóa trị khác nhau, Mn+ và M(n-1)+, nhưng vẫn nằm trong môi trường phối trí như nhau.
Sự thay đổi của số chiều là hiện tượng chuyển dời một khung 3 chiều thành khung định hướng
hai chiều hoặc một chiều bằng cách chèn vào các dạng khác nhau của các lớp cấu trúc, bao gồm
cả các lớp khuyết thiếu ion. Sự chèn của lớp SrO vào các lớp La1-xSrxMnO3 là một ví dụ như
vậy. Những tác động này có thể làm tăng các kích thước của ô đơn vị và làm thay đổi cấu trúc
của ô Bravais.
Hình 1.3. Các mô hình cấu trúc vùng để giải thích kỹ thuật làm mất tính tương xứng. (a)
các vùng Mnn+ và Mn(n-1)+ ở b=bc. (b) Các mật độ trạng thái ở b=bg và Eg=0. (c) cấu trúc vùng
khi b>cs. (d) Mối quan hệ giữa khe năng lượng và độ rộng vùng cấm.
Nguyên tắc làm mất tính tương xứng có thể được làm sáng tỏ trong hình 1.3. Trong hình
1.3ª, các cấu trúc vùng tương ứng với các mức năng lượng của các cation Mn+ và M(n-1)+ được chỉ
ra, ở đây Ue là năng lượng Coulomb cần thiết để chuyển một điện tử từ một nguyên tử sang một
nguyên tử lân cận của nó, và wb là độ rộng khe năng lượng của phân vùng được làm đầy bởi các
điện tử, nó tỷ lệ với b, là năng lượng chuyển dời và là một số đo mang tính hình thức mức độ
tương tác giữa các nguyên tử lân cận. Khi b=bc cấu trúc vùng trong điện tử định xứ được giới
hạn. Đại lượng Eg là khe năng lượng giữa các vùng bị chiếm chỗ (vùng hoá trị) và vùng trống
(vùng dẫn) và nó là một hàm của nhiệt độ, số lượng các hạt tải tích điện n (được kích thích từ
vùng hoá trị lên vùng dẫn), và độ rộng vùng wb. Khi b=bc, Eg sẽ khác 0 và mức Fermi được
định xứ giữa hai vùng, khi đó vật liệu là điện môi. Khi b tăng lên, độ rộng vùng được nới rộng
ra, hai vùng chạm nhau và tạo thành một chỗ thắt (hình 1.3b). Trong trường hợp này, b=bg,
Eg=0, và mức Fermi định xứ tại vị trí thắt. Khi đó vật liệu bắt đầu có tính dẫn. Khi b và wb tăng
lên, hai vùng nhập lại để tạo ra một vùng rộng (hình 1.3c), vật liệu là kim loại. Hình 1.3d tổng
kết các quá trình này. Dựa trên hiểu biết này, giảm Ue và tăng cường tương tác giữa các cation
lân cận là các điều kiện cần thiết để kích thích sự chuyển dời từ trạng thái điện môi sang trạng
thái kim loại.
1.4. Sự di chuyển của ôxy và tính dẫn ion của Perovskite [7].
Các hợp chất với cấu trúc Perovskite hoặc liên quan thường có thể được sử dụng như các
vật dẫn ôxy, chẳng hạn như LaMnO3, và trong lĩnh vực pin nhiên liệu, chẳng hạn như Fe1xSrxCoO3.
Đối với các vật liệu này, kích cỡ của các cation A và B, mức độ linh động cao của
chúng và sự pha tạp các cation thích hợp có thể làm cho ôxy khuyếch tán dễ dàng trong tinh thể.
Với các lớp sắp xếp (AO3)4- trong cấu trúc Perovskite, kích thước của các cation A có thể tương
đương với các anion ôxy, chẳng hạn Ba2+ (0.135nm), Pb2+ (0.119nm), Sr2+ (0.118nm) và Ca2+
(0.1nm). Khi đó, sự di chuyển của ôxy sẽ bị giới hạn. Để các anion ôxy khuyếch tán dễ dàng
hơn, cách tốt nhất là tạo ra các nút khuyết ôxy. Dĩ nhiên là các nút khuyết ôxy có thể được tạo ra
khi nhiệt độ tăng lên. Nhưng ở nhiệt độ thấp hơn, sự thay thế của các cation hóa trị 3 (La3+ chẳng
hạn) bằng các cation hoá trị 2, chẳng hạn như Sr2+ và Ca2+, có thể tạo thành các nút khuyết ôxy.
Trong các lớp (LaO3)3- các anion ôxy được xếp sát nhau bao quanh cation A. Thiếu đi
một anion ôxy (do sự tạo thành của một nút khuyết) sẽ gây ra một tương tác Coulomb mạnh giữa
các cation A (hình 1.4). Lực đẩy này làm khoảng cách giữa hai cation A lân cận lớn hơn, và các
cation A hút các anion ôxy lân cận chuyển động vào chỗ trống. Các đặc tính cấu trúc đặc biệt và
khả năng điều khiển cấu trúc để tăng khả năng khuếch tán oxy làm cho các vật liệu này nằm
trong số các “ứng viên” thích hợp nhất cho các ứng dụng pin nhiên liệu, các xúc tác ôxy hoá, và
các ứng dụng cảm biến.
Hình 1.4. Sự di chuyển của các nút khuyết ôxy trong Perovskite. (a) Sự tạo thành của một
nút khuyết ôxy có thể dẫn tới sự khuyếch tán của anion ôxy khác về phía vị trí nút khuyết. Như
vậy (b) vị trí nút khuyết bị dịch chuyển, gây ra một chút méo ở gần vị trí nút khuyết mới trong
lớp (AO3). Quá trình này tương đương với sự khuyếch tán của các nút khuyết ôxy. Tính liên tục
của quá trình này chính là sự dịch chuyển của các anion, có nghĩa là sự dẫn ion.
1.5. Vật liệu Strontium titanate [8]
Strontium titanate (SrTiO3) là một oxit của
Strontium và Titanium có cấu trúc perovskite. Trong một
thời gian dài, nó được coi là một vật liệu nhân tạo cho tới
năm 1982, khi bản sao tự nhiên của nó được phát hiện ở
Siberia và được đặt tên là tausonite (đặt theo tên của một
nhà địa hóa học người Nga Lev Vladimirovich Tauson
(1917-1989). Tausonite là một khoáng vật vô cùng hiếm
trong tự nhiên, xuất hiện dưới dạng các tinh thể có kích
thước nhỏ. Do có các tính chất quang học giống hệt kim
cương nên ban đầu, nó chủ yếu được tổng hợp làm vật liệu
giả kim cương trong đồ trang sức, cho đến khi được thay
Hình 1.5. Tinh thể Strontium
thế bởi yttrium aluminium garnet (YAG), gadolinium
titanate được tìm thấy trong tự
gallium garnet (GGG) và cuối cùng là các vật liệu zirconia
nhiên với kích thước mỗi chiều 5
được sử dụng ngày nay.
mm.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]
Hazardous Gas Monitors, www.intlsensor.com
[2]
J. Wei, Oxygen Purification with a Waferpure Gas Purification System - Aplications
Notes, Mykrolis (1995)
[3]
S.J. Eilert, New Packaging Technologies for the 21st Century: Review, Meat Science,
Vol. 71 (2005) 122–127
[4]
P.T. Moseley, Material selection for semiconductor gas sensors, Sens. Actuators B 6
(1992) 149–156.
[5]
J.W. Fergus, Perovskite oxides for semiconductor-based gas sensors, Sens. Actuators B:
Chem. (2006), 10.1016/j.snb.2006.10.051
[6]
W. Menesklou, H.-J. Schreiner, K.H. H¨ardtl, E. Ivers-Tiff´ee, High temperature oxygen
sensors based on doped SrTiO3, Sens. Actuators B 59 (1999) 184–189.
[7]
Wang, Z.L., Kang, Z.C, Functional and Smart Materials - Structural Evolution and
Structure Analysis, Kluwer Academic Publishers, 1998
[8]
Elena Mashkina, Structures, ionic conductivity and atomic diffusion in A(Ti1-xFex)O3-d derived perovskites (A=Ca, Sr, Ba), Doctor thesis, Erlangen –Nürnberg University,
Erlangen, Germany, 2005.
[9]
T.R. Clevenger, J. Am.Ceram. Soc. 46 (5) (1963), 207
[10]
Wang, Y.G., Steinsvik, S., Höier, R., and Norby, T. J. Mater. Sci. Lett., (1995), 14, 10271029
[11]
Steinsvik, S., Bugge, R., Gjönnes, J., Taftö, J., and Norby, T. J. Phys. Chem. Solids,
(1997), 58, 969-976.
[12]
Rodriguez, J., Pereda, J.A., Vallet, M., Calbert, J.G., and Tejada, J. Mater. Res. Bull.,
(1986), 21, 255-263.
[13]
Avner Rothschild, Scott J. Litzelman, Harry L. Tuller, Wolfgang Menesklou, Thomas
Schneider, Ellen Ivers-Tiff´ee, Temperature-independent resistive oxygen sensors based
on SrTi1-xFexO3-δ solid solutions, Sensors and Actuators B 108 (2005) 223–230.
[14]
R. Moos, W. Menesklou, H.-J. Schreiner, K.H. H¨ardtl, Materials for temperature
independent resistive oxygen sensors for combustion exhaust gas control, Sens. Actuators
B 67 (2000) 178.
[15]
Avner Rothschild, Scott J. Litzelman, Harry L. Tuller, Wolfgang Menesklou, Thomas
Schneider, Ellen Ivers-Tiff´ee, Temperature-independent resistive oxygen sensors based
on SrTi1−xFexO3−δ solid solutions, Sensors and Actuators B 108 (2005) 223–230
[16]
M. Benammar, "Techniques for Measurement of Oxygen and Air-to-Fuel Ratio Using
Zirconia Sensors. A Review", Measurement Science and Technology, Vol. 5 (1994) 757767
[17]
J.B. Goodenough, A. Manthiram, M. Paranthaman and Y.S. Zhen, Oxide ion electrolytes,
Materials Science and Engineering B, Vol. 12 (1992) 357-364
[18]
W.C. Maskell, Inorganic Solid State Chemically Sensitive Devices: Electrochemical
Oxygen Gas Sensors, Journal of Physics E: Scientific Instrumentation, Vol. 20 (1987)
1156-1168
[19]
J. Fouletier, Gas Analysis with Potentiometric Sensors. A Review, Sensors and
Actuators, Vol. 3 (1982/83) 295-314
[20]
A.M. Anthony, J.F. Baumard and J. Corish, Results of a Collaborative Study on ZirconiaBased Oxygen Gauges, Pure & Applied Chemistry, Vol. 56 (1984) 1070-1094
[21]
T.A. Ramanarayanan, S.C. Singhal and E.D. Wachsman, High Temperature Ion
Conducting Ceramics, The Electrochemical Society Interface, Vol. 10 2 (2001) 22- 27
[22]
S.J. Skinner and J.A. Kilner, Oxygen Ion Conductors, Materials Today, Vol. 6 3 (2003)
30-37
[23]
R. Moos, A Brief Overview on Automotive Exhaust Gas Sensors Based on
Electroceramics, International Journal of Applied Ceramic Technology, Vol. 2 5 (2005)
401-413
[24]
R. Ramamoorthy, P.K. Dutta and S.A. Akbar, Oxygen Sensors: Materials, Methods,
Designs and Applications, Journal of Materials Science, Vol. 38 (2003) 4271 – 4282
[25]
E. Ivers-Tiffée, K.H. Härdtl, W. Menesklou and J. Riegel, Principles of Solid State
Oxygen Sensors for Lean Combustion Gas Control, Electrochimica Acta, Vol. 47 (2001)
807–814
[26]
R. Radhakrishnan, A.V. Virkar, S.C. Singhal, G.C. Dunhamb and O.A. Marina, Design,
Fabrication and Characterization of a Miniaturized Series-Connected Potentiometric
Oxygen Sensor, Sensors and Actuators B, Vol. 105 (2005) 312–321
[27]
J. Fouletier, P. Fabry and M. Kleitz, Electrochemical Semipermeability and the Electrode
Microsystem in Solid Oxide Electrolyte Cells, Journal of the Electrochemical Society,
Vol. 123 (1976) 204-213
[28]
H. Dietz, W. Haecker and H. Jahnke, Advances in Electrochemistry and Electrochemical
Engineering, Edited by Wiley-Interscience, New York, 1977
[29]
A.G. Mortimer and G.D. Reed, Development of a Robust Electrochemical Oxygen
Sensor, Sensors and Actuators B, Vol. 24-25 (1995) 328-335
[30]
C.M. Mari, S. Pizzini, T.A. Giorgi, L. Rosai and M. Borghi, On the Accurate
Calibration of an Electrochemical Oxygen Meter in the 10-7 Bar Range, Journal of
Applied Electrochemistry, Vol. 7 3 (1977) 215-223
[31]
S.J. Gentry and T.A. Jones, The Role of Cathalysis in Solid-State Gas Sensors, Sensors
and Actuators, Vol. 10 (1986) 141-163
[32]
B.B. Owens, Solid State Electrolytes: Overview of Materials and Applications During the
Last Third of the Twentieth Century, Journal of Power Sources, Vol. 90 (2000) 2-8
[33]
F.H. Garzon, R. Mukundan, R. Lujan and E.L. Brosha, Solid State Devices for
Combustion Gas Sensing, Solid State Ionics, Vol. 175 (2004) 487-490
[34]
W. Göpel, G. Reinhardt and M. Rösch, Trends in the Development of Solid State
Amperometric and Potentiometric High Temperature Sensors, Solid State Ionics, Vol.
136–137 (2000) 519–531
[35]
S. Colominas, J. Abellà and L. Victori, Characterisation of an Oxygen Sensor Based on
In/In2O3 Reference Electrode, Journal of Nuclear Materials, Vol. 335 (2004) 260–263
[36]
Atlantis-Corp., ZIROX - Oxygen Measuring Modules for OEM (User Aspects in
Comparison),
Available
from:
/>
module.PDF
[37]
M.L. Hitchman, Measurement of Dissolved Oxygen, Edited by John Wiley & Sons, New
York, 1978
[38]
G. Reinhardt, R. Mayer and M. Rösch, Sensing Small Molecules with Amperometric
Sensors, Solid State Ionics, Vol. 150 (2002) 79– 92
[39]
T. Usui, A. Asada, M. Nakazawa and H. Osanai, Gas-Polarographic Sensor Using a
Zirconia Electrolyte, Journal of the Electrochemical Society, Vol. 136 (1989) 534-542
[40]
T. Usui, A. Asada, M. Nakazawa and H. Osanai, Output Characteristics of a GasPolarographic Oxygen Sensor Using a Zirconia Electrolyte in the Knudsen Diffusion
Region , Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 26 (1987) L2061-2066
[41]
W.C. Maskell, Progress in the Development of Zirconia Gas Sensors, Solid State Ionics
Vol. 134 (2000) 43–50
[42]
F. Garzon, I. Raistrick, E. Brosha, R. Houlton and B.W. Chung, Dense Diffusion Barrier
Limiting Current Oxygen Sensors, Sensors and Actuators B, Vol. 50 (1998) 125–130
[43]
Z. Penga, M. Liua and E. Balkob, A New Type of Amperometric Oxygen Sensor Based
on a Mixed-Conducting Composite Membrane, Sensors and Actuators B, Vol. 72 (2001)
35-40
[44]
S. Yu, Q. Wu, M. Tabib-Azar and C.-C. Liu, Development of a Silicon-Based YttriaStabilized-Zirconia (YSZ), Amperometric Oxygen Sensor, Sensors and Actuators B, Vol.
85 (2002) 212-218
[45]
T. Takeuchi, Oxygen Sensors, Sensors and Actuators, Vol. 14 (1988) 109-124
[46]
G. Korotcenkov, Practical aspects in design of one-electrode semiconductor gas sensors:
Status report, Sensors and Actuators B xxx (2006) xxx–xxx
[47]
Serpil Harbeck, Doctor thesis, Eberhard-Karls-Universität Tübingen, Finland, 2005
[48]
G. Heiland, D. Kohl, Physical and Chemical Aspects of Oxidic Semiconductor Gas
Sensors, Seiyama (ed.) Chemical Sensor Technology, Vol. 1, Kodansha Ltd, Tokyo in
Cooperation with Elsevier Science Publisher, Ch. 2 p. 15-38
[49]
J. Gutierrez, L. Ares, M.C. Horillo, Use of complex impedance spectroscopy in chemical
sensor characterization, Sens. Actuators B 4 (1991) 359–363.
[50]
E.F. Owede, A.K. Jonscher, Time- and frequency-dependent surface transport on humid
insulators, J. Electrochem. Soc. 135 (1988) 1757–1765.
[51]
Prof. Dr. Helmut Föll, Defects in Crystals, University of Kiel, Germany
[52]
J. Fleig, J. Maier, The Impedance of Ceramics with Highly Resistive Grain Boundaries:
Validity and Limits of the Brick Layer Model, Journal of the European Ceramic Society
19 (1999) 693±696
