III.6.2 Etape de la détection
Au cours de cette étude, nous avons analysé la
réponse électrique de quatre séries de capteur à
savoir :
- Série CG1 : capteur de gaz à base d'oxyde de zinc
non dopé.
- Série CG2 : capteur de gaz à base d'oxyde de zinc
dopé Al 3%. - Série CG3 : capteur de gaz à base d'oxyde de
zinc dopé Al 1%. - Série CG4 : capteur de gaz à base
d'oxyde de zinc dopé Cu 1%.
Pour des concentrations d'éthanol fixé
respectivement à :
C1 = 337 ppm
C2 = 194 ppm
III.6.3 Protocole de la manipulation
La détection ne se fait qu'une fois la température
de 300 °C est atteinte, elle ne peut se faire à
température ambiante, ceci est démontré sur la figure
III.18.
Ceci est dü au faite que la réaction d'adsorption de
l'éthanol sur la surface de ZnO n'est activée qu'une fois cette
température est atteinte.
Figure III.18. Représente la variation
de la résistance de trois capteurs (CG1) en fonction de
la
température pour une concentration C1= 337 ppm.
Figure III.19. Représente la variation
de la résistance de capteurs CG1 en fonction de la
température
(pour une concentration C1 = 337 ppm) : (a) échantillons soumis
à un recuit à
500 °C avant exposition au gaz
d'éthanol, (b) échantillon testé directement après
dépôt de la
couche sensible.
(0 4 MO)
Cette expérience nous permet de montrer que les couches
minces de ZnO doivent être
Sous air R= 13 MOhm
soumises à un recuit sous air (adsorption d'une grande
quantité d'oxygène O2) avant d'être
ous ga Ethanol 3 test
employées dans la détection.
Figure III.20. Représente la variation
de la résistance de capteurs CG1 en fonction de la
température
(pour une concentration d'éthanol C1 = 337 ppm).
Figure III.21. Représente la variation
de la résistance de capteurs CG1 en fonction de la
température
(pour une concentration d'éthanol = 194 ppm).
Remarque 4 :
Trois cycles sous air sont nécessaires avant
détection, quelque soit la concentration de gaz d'éthanol
utilisée.
Il faut avoir une saturation en O2 de la couche de ZnO.
Figure III.22. Représente la variation
de la résistance de capteurs CG2 en fonction de la
température
(pour une concentration d'éthanol C1 = 337 ppm).
Figure III.23. Représente la variation
de la résistance de capteurs CG2 en fonction de la
température
(pour une concentration d'éthanol = 194 ppm).
Remarque 5 :
Le premier test effectué sur le capteur CG2 montre une
allure croissante de la résistance avec la température, due
notamment à l'adsorption d'O2 du faite qu'il est conducteur par dopage
d'Al 3%. Par la suite les deuxième et troisième tests suivent
l'allure de l'effet semiconducteur pendant le chauffage. Par la suite on
obtient une meilleure réponse au troisième essai.
L'effet devient reproductible par la suite, dans la gamme de
mesure 220 °C à 300 °C.
Figure III.24. Représente la variation
de la résistance de capteurs CG3 en fonction de la
température
(pour une concentration d'éthanol C1 = 337 ppm).
Figure III.25. Représente la variation
de la résistance de capteurs CG3 en fonction de la
température
(pour une concentration d'éthanol = 194 ppm).
Remarque 6 :
Le même aspect toujours trois cycles sont
nécessaires pour avoir une stabilité du capteur.
Figure III.26. Représente la variation
de la résistance de capteurs CG4 en fonction de la
température
(pour une concentration d'éthanol C1 = 337 ppm).
Figure III.27. Représente la variation
de la résistance de capteurs CG4 en fonction de la
température
(pour une concentration d'éthanol = 194 ppm).
Remarque 7 :
De loin le capteur CG4 (ZnO : 1% Cu) présente les
meilleurs performances, puisque au premier test, il donne une réponse
envers le gaz d'éthanol.
Bien que la taille des grains de l'échantillon
dopé Cu soit plus grande que celle des autres échantillons, la
réponse dans ce cas ci est meilleur. Alors qu'en principe de petits
grains induisent des surfaces spécifiques plus grandes et par
conséquent un pouvoir de détection plus important.
Ceci ne peut pas être expliqué par l'effet
morphologique. Mais serait dû probablement à un effet catalytique
du Cu ?
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